DE102017108949B4 - Halbleiterchip - Google Patents

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Abstract

Halbleiterchip (100) mit einer ersten Halbleiterschicht (1), die entlang zumindest einer Erstreckungsrichtung eine laterale Variation einer Materialzusammensetzung aufweist, wobei- die erste Halbleiterschicht (1) eine gleichbleibende Dicke aufweist- die erste Halbleiterschicht (1) zumindest einen ersten Bereich (11) und zumindest einen lateral dazu benachbarten zweiten Bereich (12) aufweist,- der erste Bereich (11) und der zweite Bereich (12) dasselbe Materialsystem aufweisen,- die Materialzusammensetzung des ersten Bereichs (11) unterschiedlich zur Materialzusammensetzung des zweiten Bereichs (12) ist, wobei der erste Bereich (11) und der zweite Bereiche (12) eine gleiche Dicke aufweisen,- der Halbleiterchip (100) als Leuchtdiodenchip ausgebildet ist und eine zumindest teilweise als Bondpad ausgebildete Kontaktschicht (4) aufweist,- der zweite Bereich (12) unterhalb des Bondpads angeordnet ist,- die Kontaktschicht (4) Stromtragstege aufweist und- der zweite Bereich (12) unterhalb der Stromtragstege ausgebildet ist.

Description

  • Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2016 108 891.9 , deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
  • Es wird ein Halbleiterchip angegeben. Insbesondere ist der Halbleiterchip als Leuchtdiodenchip ausgebildet. Insbesondere kann der Halbleiterchip als optoelektronischer Halbleiterchip wie etwa ein Licht emittierender Halbleiterchip, beispielsweise ein Laserdiodenchip, oder ein Licht detektierender Halbleiterchip ausgebildet sein.
  • Laserdioden werden im zunehmenden Maße in neuen Bereichen anstelle von Leuchtdioden eingesetzt, beispielsweise für Beleuchtungs- und Produktionsanwendungen, bei denen Sie ihre Vorteile hinsichtlich einer erhöhten Leuchtdichte und Tiefenschärfe gegenüber Leuchtdioden ausspielen können. Jedoch kann es sich bei der Verwendung von Laserdioden gegenüber konkurrierenden Technologien auf Leuchtdiodenbasis nachteilig auswirken, dass Laserdioden erst über einem bestimmten, oft vergleichsweise sehr hohen Stromwert, der Laserschwelle, Laseremission zeigen und dass Laserfacetten wegen der hohen Leuchtdichte anfällig auf Facettenschäden sind, die zum Spontanausfall führen können.
  • Infolge des höheren Einsatzstroms von Laserdioden, also der Höhe der Laserschwelle, verlieren Laserdioden gegenüber Leuchtdioden insbesondere im Bereich geringer Ströme an Effizienz. Zur Senkung der Laserschwelle bietet sich beispielsweise eine höhere Reflektivität der Facettenbeschichtung auf der Auskoppelfacette an, was jedoch gleichzeitig die Steilheit der Laserdioden-Kennlinie verringern kann und was somit wiederum negative Auswirkungen auf den Wirkungsgrad der Laserdiode haben kann. Eine weitere Möglichkeit kann darin bestehen, die Resonatorgeometrie, beispielsweise die Resonatorlänge und -breite, zu verringern, was jedoch die erreichbare optische Leistung der Laserdiode entsprechend begrenzt. Alternativ können durch eine Erzeugung einer hohen als Steg- oder Rippenwellenleiter („ridge waveguide“) bezeichneten Wellenleiterstruktur eine Verstärkung der Indexführung und eine verringerte Stromaufweitung erreicht werden. Nachteilig hierbei kann jedoch sein, dass der zur Herstellung der Wellenleiterstruktur verwendete Ätzprozess bis nahe an die aktive Zone oder durch diese hindurch reicht, was zu Beschädigungen und damit zu Problemen bei der Bauteilstabilität führen kann.
  • Zur Steigerung der Facettenbelastungsgrenze kann die Resonatorgeometrie vergrößert werden, was sich allerdings negativ durch eine erhöhte Laserschwelle bemerkbar macht. Alternativ hierzu gibt es in verschiedenen Materialsystemen Bestrebungen und Lösungsansätze, den Bereich der Laserfacette möglichst absorptionsfrei zu machen. Beispielsweise kann versucht werden, über Implantation oder Diffusion eine Durchmischung der Quantenfilmstruktur nahe der Facette zu erreichen, wodurch der Bandabstand, also die Bandlücke, entsprechend erhöht werden kann. Hierbei kann aber nachteilig sein, dass die dazu erforderlichen Dotierstoffe auf Zwischengitterplätzen eingebaut werden können, was zu zusätzlichen Absorptionszentren führen kann, die sich negativ auf die Bauteileffizienz auswirken können. Deshalb muss insbesondere bei implantierten Schichten in einem anschließenden Temperschritt versucht werden, die Dotierstoffe auf Gitterplätzen einzubauen. Die dafür erforderlichen Temperaturen können jedoch zu einer Schädigung der Quantenfilmstruktur und somit zu Einbußen in der Laserschwelle und der Kennliniensteilheit führen. Zudem kann bei den hohen Temperaturen der Diffusion und des Implantationstemperschritts eine Zersetzung der Kontaktschicht durch Freisetzen flüchtiger Komponenten wie beispielsweise Gruppe-V-Komponenten, also As, P oder N, des III-V-Halbleiters erfolgen, was zu erhöhten Betriebsspannungen der Laserdiode führen kann.
  • Alternative technologische Ansätze basieren auf dem Prinzip, auf die durch Brechen erzeugte Laserfacette eine kristalline oder teilkristalline Schicht abzuscheiden, die möglichst defekt- und verspannungsarm zu einer Erhöhung des Bandabstands des Halbleitermaterials führen kann. Als Verfahren hierfür bieten sich beispielsweise Beschichtungen mittels MBE („molecular beam epitaxy“) oder IBD („ion beam deposition“) an. Nachteilig an diesem Vorgehen ist der hohe Aufwand insbesondere bei der Handhabung von Laserbarren, was die Herstellungskosten entsprechend erhöht. Zudem führt eine einheitliche Beschichtung mit einem Material mit erhöhtem Bandabstand über die gesamte Laserfacette zu zusätzlichen Verspannungen auf der Facette, was negative Auswirkungen auf die Bauteilstabilität haben kann.
  • Halbleiterchips sind beispielsweise in den folgenden Druckschriften angegeben: JP S63-114287 A , JP S62-145888 A , JP 2010-092952 A , JP 2003-303993 A , DE 10 2005 025 416 A1 .
  • Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, einen Halbleiterchip anzugeben.
  • Diese Aufgaben werden durch einen Gegenstand gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
  • Ein Halbleiterchip weist zumindest eine erste Halbleiterschicht auf. Die erste Halbleiterschicht kann insbesondere Teil einer Halbleiterschichtenfolge mit einer Mehrzahl von Halbleiterschichten sein.
  • Beispielsweise wird bei einem Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterchips zumindest eine erste Halbleiterschicht aufgewachsen. Die erste Halbleiterschicht kann insbesondere Teil einer Halbleiterschichtenfolge sein.
  • Die vorab und im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich gleichermaßen auf das Verfahren zur Herstellung des Halbleiterchips wie auch auf den Halbleiterchip.
  • Der Halbleiterchip ist als Leuchtdiodenchip ausgebildet. Der Halbleiterchip kann beispielsweise als optoelektronischer Halbleiterchip, also als Licht emittierender oder Licht detektierender Halbleiterchip, ausgeführt sein, etwa als Laserdiodenchip oder Fotodiodenchip. Darüber hinaus kann der Halbleiterchip alternativ oder zusätzlich zu einer optoelektronischen Funktionalität auch eine elektronische Funktionalität aufweisen und beispielsweise als Transistor oder als anderes elektronisches Leistungsbauelement ausgeführt sein. Auch wenn sich die nachfolgende Beschreibung hauptsächlich auf optoelektronische und hierbei insbesondere auf Licht emittierende Halbleiterchips bezieht, gelten die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen des Halbleiterchips und des Verfahrens zur Herstellung des Halbleiterchips auch für andere, insbesondere auch nicht-optoelektronisch ausgebildete Halbleiterchips.
  • Die Halbleiterschichtenfolge kann insbesondere als Epitaxieschichtenfolge, also als epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge, ausgeführt sein. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge beispielsweise auf der Basis von InAlGaN ausgeführt sein. Unter InAlGaN-basierte Halbleiterschichtenfolgen fallen insbesondere solche, bei denen die epitaktisch hergestellte Halbleiterschichtenfolge in der Regel eine Schichtenfolge aus unterschiedlichen Einzelschichten aufweist, die mindestens eine Einzelschicht enthält, die ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem InxAlyGa1-x-yN mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 aufweist. Insbesondere kann die erste Halbleiterschicht auf einem solchen Material basieren. Halbleiterschichtenfolgen, die als Teil eines Licht emittierenden Halbleiterchips zumindest eine aktive Schicht auf Basis auf InAlGaN aufweisen, können beispielsweise bevorzugt elektromagnetische Strahlung in einem ultravioletten bis grünen Wellenlängenbereich emittieren.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge auch auf InAlGaP basieren, das heißt, dass die Halbleiterschichtenfolge unterschiedliche Einzelschichten aufweisen kann, wovon mindestens eine Einzelschicht, beispielsweise die erste Halbleiterschicht, ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem InxAlyGa1-x-yP mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 aufweist. Halbleiterschichtenfolgen, die als Teil eines Licht emittierenden Halbleiterchips zumindest eine aktive Schicht auf Basis von InAlGaP aufweisen, können beispielsweise bevorzugt elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren spektralen Komponenten in einem grünen bis roten Wellenlängenbereich emittieren.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge auch andere III-V-Verbindungshalbleitermaterialsysteme, beispielsweise ein InAlGaAs-basiertes Material, oder II-VI-Verbindungshalbleitermaterialsysteme aufweisen. Insbesondere kann eine aktive Schicht eines Licht emittierenden Halbleiterchips, die ein InAlGaAs-basiertes Material aufweist, geeignet sein, elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren spektralen Komponenten in einem roten bis infraroten Wellenlängenbereich zu emittieren.
  • Ein II-VI-Verbindungshalbleitermaterial kann wenigstens ein Element aus der zweiten Hauptgruppe, wie beispielsweise Be, Mg, Ca, Sr, und ein Element aus der sechsten Hauptgruppe, wie beispielsweise O, S, Se, aufweisen. Insbesondere umfasst ein II-VI-Verbindungshalbleitermaterial eine binäre, ternäre oder quaternäre Verbindung, die wenigstens ein Element aus der zweiten Hauptgruppe und wenigstens ein Element aus der sechsten Hauptgruppe umfasst. Eine solche binäre, ternäre oder quaternäre Verbindung kann zudem beispielsweise ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Beispielsweise gehören zu den II/VI-Verbindungs-Halbleitermaterialien: ZnO, ZnMgO, CdS, ZnCdS, MgBeO.
  • Die erste Halbleiterschicht und insbesondere die Halbleiterschichtenfolge mit der ersten Halbleiterschicht kann auf einem Substrat aufgewachsen sein, das hier und im Folgenden auch als Aufwachssubstrat bezeichnet werden kann.
  • Das Substrat kann dabei ein Halbleitermaterial, beispielsweise ein oben genanntes Verbindungshalbleitermaterialsystem, oder ein anderes Material, das ein epitaktisches Abscheiden erlaubt, umfassen. Insbesondere kann das Substrat Saphir, GaAs, GaP, GaN, InP, SiC, Si und/oder Ge umfassen oder aus einem solchen Material sein.
  • Die Halbleiterschichtenfolge eines als optoelektronischer Halbleiterchip ausgebildeten Halbleiterchips kann als aktive Schicht beispielsweise einen herkömmlichen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopfstruktur (SQW-Struktur) oder eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW-Struktur) zur Lichterzeugung oder Lichtdetektion aufweisen. Die Halbleiterschichtenfolge kann neben der aktiven Schicht weitere funktionale Schichten und funktionelle Bereiche umfassen, etwa p- oder n-dotierte Ladungsträgertransportschichten, also Elektronen- oder Löchertransportschichten, undotierte oder p- oder n-dotierte Confinement-, Cladding- oder Wellenleiterschichten, Barriereschichten, Planarisierungsschichten, Pufferschichten, Schutzschichten und/oder Elektroden sowie Kombinationen daraus. Insbesondere kann die erste Halbleiterschicht zumindest Teil einer Wellenleiterschicht und/oder einer aktiven Schicht sein oder eine solche Schicht sein. Weiterhin kann die erste Halbleiterschicht auch Teil einer anderen funktionellen Schicht der Halbleiterschichtenfolge sein oder eine solche sein. Beispielsweise kann die erste Halbleiterschicht aus einer Schicht bestehen. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass die erste Halbleiterschicht eine Mehrzahl von Schichten aufweist oder aus einer Mehrzahl von Schichten besteht.
  • Darüber hinaus können zusätzliche Schichten, etwa Pufferschichten, Barriereschichten und/oder Schutzschichten auch senkrecht zur Aufwachsrichtung der Halbleiterschichtenfolge beispielsweise um die Halbleiterschichtenfolge herum angeordnet sein, also etwa auf den Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge.
  • Die erste Halbleiterschicht und insbesondere eine Halbleiterschichtenfolge mit der ersten Halbleiterschicht können mittels eines Epitaxieverfahrens, beispielsweise mittels metallorgansicher Gasphasenepitaxie (MOVPE) oder Molekularstrahlepitaxie (MBE), auf einem Aufwachssubstrat aufgewachsen und weiterhin mit elektrischen Kontakten versehen werden. Das nachfolgend im Detail beschriebene Herstellen der ersten Halbleiterschicht und insbesondere einer Halbleiterschichtenfolge mit der ersten Halbleiterschicht kann dabei besonders bevorzugt in einem Waferverbund erfolgen, der nach dem Aufwachsprozess durch Zerteilen in eine Mehrzahl von Halbleiterchips vereinzelt werden kann.
  • Beispielsweise wird während des Aufwachsprozesses zum Aufwachsen der ersten Halbleiterschicht eine inhomogene laterale Temperaturverteilung entlang zumindest einer Erstreckungsrichtung der aufwachsenden ersten Halbleiterschicht erzeugt. Mit „lateral“ wird hier und im Folgenden eine Richtung bezeichnet, die senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zu einer Aufwachsrichtung der ersten Halbleiterschicht und insbesondere der Halbleiterschichtenfolge mit der ersten Halbleiterschicht orientiert ist. Die Aufwachsrichtung entspricht hierbei der Anordnungsrichtung der aufeinander angeordneten einzelnen Schichten der Halbleiterschichtenfolge. Insbesondere können die erste Halbleiterschicht und weiterhin auch die übrigen Schichten der Halbleiterschichtenfolge in lateraler Richtung eine Ausdehnung aufweisen, die größer als eine Dicke der entsprechenden Schichten in Aufwachsrichtung ist. Entsprechend können sich die erste Halbleiterschicht und weiterhin auch die übrigen Schichten der Halbleiterschichtenfolge entlang von Erstreckungsrichtungen in verschiedenen lateralen Richtungen über das Aufwachssubstrat erstrecken.
  • Durch die inhomogene laterale Temperaturverteilung entlang zumindest einer Erstreckungsrichtung der aufwachsenden ersten Halbleiterschicht wird bei dem hier beschriebenen Verfahren eine laterale Variation einer Materialzusammensetzung der ersten Halbleiterschicht bewirkt und hergestellt. Die laterale Variation der Materialzusammensetzung erfolgt dabei innerhalb desselben Materialsystems. Eine Variation der Materialzusammensetzung kann einen Gradienten eines Anteils eines oder mehrerer Bestandteile der ersten Halbleiterschicht entlang der zumindest einen Erstreckungsrichtung bedeuten. Vereinfacht gesagt nimmt aufgrund eines temperaturabhängigen Einbaus der Bestandteile der Materialzusammensetzung der ersten Halbleiterschicht der Anteil zumindest eines Bestandteils zu oder ab. Die erste Halbleiterschicht weist somit zumindest zwei lateral nebeneinander angeordnete Bereiche auf, die auf demselben Materialsystem basieren und die unterschiedliche Materialzusammensetzungen aufweisen. Der Übergang der Materialzusammensetzung, also der Gradient eines Anteils eines oder mehrerer Bestandteile der ersten Halbleiterschicht, von einem ersten dieser Bereiche zu einem zweiten dieser Bereiche kann abrupt, also soweit technisch möglich stufenförmig, oder auch kontinuierlich sein. Die Schichtdicke der ersten Halbleiterschicht ist gleichbleibend.
  • Mit anderen Worten weisen die zumindest zwei lateral nebeneinander angeordneten Bereiche, die unterschiedliche Materialzusammensetzungen aufweisen, eine gleiche Dicke auf. Eine „gleiche“ beziehungsweise „gleichbleibende“ Dicke kann hierbei insbesondere bedeuten, dass die Dicke der ersten Halbleiterschicht unabhängig von einer variierenden Materialzusammensetzung um nicht mehr als 10% oder um nicht mehr als 5% oder besonders bevorzugt um nicht mehr als 1% variiert.
  • Der Unterschied in der Materialzusammensetzung und damit der Unterschied im Anteil eines oder mehrerer Bestandteile der ersten Halbleiterschicht in den zumindest zwei lateral nebeneinander angeordneten Bereichen kann, bezogen auf einen jeweiligen in den Bereichen gemittelten Anteil des einen oder der mehreren Bestandteile derart sein, dass ein erster Bereich einen Anteil von einem oder mehreren Bestandteilen der Materialzusammensetzung von beispielsweise kleiner oder gleich 99% oder kleiner oder gleich 97% oder kleiner oder gleich 95% oder kleiner oder gleich 90% oder kleiner oder gleich 85% oder kleiner oder gleich 80% oder kleiner oder gleich 75% oder kleiner oder gleich 50% oder kleiner oder gleich 25% im Vergleich zu einem zweiten Bereich aufweist oder umgekehrt. Der Anteil der Bestandteile der Materialzusammensetzung kann dabei bevorzugt in Bezug auf die chemische Summenformel angegeben sein.
  • Beispielsweise kann im Falle eines InAlGaN-Materialsystems durch eine inhomogene laterale Temperaturverteilung in lateraler Richtung der Einbau eines oder mehrerer Halbleiterkristallbestandteile, insbesondere von Indium, in der beschriebenen Weise variiert werden. So kann eine auf dem InAlGaN-Materialsystem basierende erste Halbleiterschicht einen ersten Bereich mit der Zusammensetzung InxAlyGa1-x-yN und einen zweiten Bereich mit der Zusammensetzung InaAlbGa1-a-bN aufweisen, wobei x ≤ 0,99a oder x ≤ 0,97a oder x ≤ 0,95a oder x < 0,90a oder x < 0,85a oder x ≤ 0,80a oder x ≤ 0,75a oder x < 0,50a oder x < 0,25a sein kann. Entsprechend können alternativ oder zusätzlich auch der Al-Anteil und/oder der Ga-Anteil in der beschriebenen Weise variieren. Die Zusammensetzung in den Bereichen kann insbesondere eine über den jeweiligen Bereich gemittelte Zusammensetzung sein. Ebenso kann bei anderen Halbleitermaterialsystemen wie etwa InAlGaP oder InAlGaAs der Einbau eines oder mehrerer Bestandteile, also beispielsweise des In-Anteils und/oder des Ga-Anteils und/oder des Al-Anteils, durch die inhomogene laterale Temperaturverteilung variiert werden.
  • Insbesondere liegt die inhomogene laterale Temperaturverteilung über zumindest einem Bereich auf dem Aufwachssubstrat vor, der einem späteren Halbleiterchip entspricht. Das bedeutet mit anderen Worten, dass die erste Halbleiterschicht in einem Bereich auf dem Aufwachssubstrat, der einem Halbleiterchip entspricht, aufgewachsen wird und entlang zumindest einer Erstreckungsrichtung eine inhomogene Materialzusammensetzung aufweist, die durch die inhomogene laterale Temperaturverteilung während des Aufwachsprozesses erzeugt wird. Entsprechend kann sich die inhomogene laterale Temperaturverteilung periodisch über das Aufwachssubstrat entlang der zumindest einen Erstreckungsrichtung gemäß der Abfolge von Bereichen auf dem Aufwachssubstrat wiederholen, die mehreren Halbleiterchips entsprechen, so dass im Waferverbund eine Vielzahl von Halbleiterchips mit gleichen oder zumindest im Wesentlichen gleichen lateralen Variationen der Materialzusammensetzung der ersten Halbleiterschicht hergestellt werden kann. Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird somit während des Aufwachsprozesses zum Aufwachsen der ersten Halbleiterschicht gezielt eine inhomogene laterale Temperaturverteilung erzeugt, so dass eine gezielte laterale Variation der Materialzusammensetzung der ersten Halbleiterschicht erzeugt werden kann.
  • Die inhomogene laterale Temperaturverteilung kann einen ersten Temperaturbereich und einen zweiten Temperaturbereich bewirken, die einen Temperaturunterschied von größer oder gleich 1 K oder größer oder gleich 2 K oder größer oder gleich 5 K oder sogar größer oder gleich 10 K aufweisen. Der Übergang vom ersten zum zweiten Temperaturbereich kann abrupt, also soweit technisch möglich im Wesentlichen stufenartig, oder kontinuierlich gemäß einem gewünschten Temperaturprofil verlaufen. Bei herkömmlichen Wafer-basierten Epitaxieprozessen können ungewollte Temperaturunterschiede über den gesamten Wafer vorliegen und zu unterschiedlichen Eigenschaften von aus dem Wafer vereinzelten Halbleiterchips führen. In diesem Fall können Temperaturunterschiede von einigen Kelvin zwischen entfernten Bereichen des Wafers vorliegen, deren Größenordnung und Abstand aber weit größer als die herzustellenden Halbleiterchips ist. Die Temperaturverteilung über eine Entfernung, die einer Chipausdehnung entspricht, ist bei herkömmlichen Aufwachsverfahren hingegen im Wesentlichen homogen, so dass die Halbleiterschichten der Halbleiterchips bei herkömmlichen Verfahren zumindest über eine Größenordnung, die der Chipgröße entspricht, mit in lateraler Richtung homogenen Materialzusammensetzungen aufgewachsen werden. Im Gegensatz dazu wird bei dem hier beschriebenen Verfahren eine inhomogene laterale Temperaturverteilung gezielt auf einer Längenskala erzeugt, die in der Größenordnung der Chipabmessungen liegt, um eine damit verbundene inhomogene Materialzusammensetzung in zumindest der ersten Halbleiterschicht innerhalb des Halbleiterchips zu erzeugen. Im Unterschied zu den herkömmlichen Epitaxieprozessen wird bei dem hier beschriebenen Verfahren somit ein Temperaturunterschied gezielt auf einer Längenskala erzeugt, der einer Ausdehnung der Halbleiterchips oder weniger entspricht, so dass innerhalb eines Halbleiterchips in zumindest der ersten Halbleiterschicht eine inhomogene Materialzusammensetzung erzeugt wird.
  • Unterschiedliche lokale Materialzusammensetzungen der ersten Halbleiterschicht können zu lateral variierenden Bandlücken, Absorptionskoeffizienten und/oder Brechungsindices im Material der ersten Halbleiterschicht führen. Im Falle einer aktiven, zur Lichterzeugung vorgesehenen Halbleiterschicht kann eine lateral variierende Materialzusammensetzung so auch zur Erzeugung lateral variierender Wellenlängen des im Betrieb des Halbleiterchips abgestrahlten Lichts führen. Im Gegensatz zum hier beschriebenen Verfahren wird bei bekannten epitaktischen Abscheideverfahren hingegen eher versucht, vorab beschriebene Temperaturvariationen und -inhomogenitäten auszugleichen, um möglichst über die gesamte Fläche eines Aufwachssubstratwafers eine möglichst gleiche Temperaturverteilung zu erhalten, so dass die Materialzusammensetzungen der aufwachsenden Schichten in lateraler Richtung möglichst nicht variieren, um die beschriebenen Variationen des Absorptionskoeffizienten, des Brechungsindex und/oder der Wellenlänge des im Betrieb erzeugten Lichts von Halbleiterchip zu Halbleiterchip zu minimieren.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Halbleiterchip als Licht emittierender Halbleiterchip, insbesondere in Form einer Halbleiterlaserdiode, ausgebildet. Durch das hier beschriebene Verfahren kann gezielt lokal die Wachstumstemperatur auf dem Aufwachssubstrat während der Herstellung der ersten Halbleiterschicht variiert werden, die insbesondere eine Wellenleiterschicht und/oder eine aktive Schicht oder ein Teil davon sein kann. Beispielsweise kann im Falle eines InAlGaN-Materialsystems durch eine inhomogene laterale Temperaturverteilung in lateraler Richtung der Einbau eines oder mehrerer Halbleiterkristallbestandteile, insbesondere von Indium, variiert werden. Dadurch kann etwa im Bereich des Laserstreifens, also des Bereichs des Halbleiterchips, in dem die Lichterzeugung stattfinden soll, ein höherer Indiumeinbau in die aktive Schicht oder eine Wellenleiterschicht erreicht werden als in angrenzenden Bereichen. Da eine Verringerung des Indiumgehalts in InAlGaN unter anderem zu einer Verringerung des Brechungsindex führt, kann auf diese Weise in lateraler Richtung ein Brechungsindexgradient in der ersten Halbleiterschicht erzeugt werden, durch den eine Indexführung erreicht werden kann, die bereits nach dem Aufwachsprozess in die erste Halbleiterschicht und damit verbunden in die Halbleiterschichtenfolge mit der ersten Halbleiterschicht „eingebaut“ ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Halbleiterchip als Laserdiodenchip ausgebildet und weist eine Facette auf, über die im Betrieb des Halbleiterchips Licht abgestrahlt wird. Durch die bereits in den Halbleiterchip eingebaute Indexführung kann es möglich sein, eine indexgeführte Laserdiode auch ohne Herstellung eines Rippenwellenleiters herzustellen, so dass eine entsprechende Ridgeätzung entfallen kann. Dadurch kann die Chipherstellung vereinfacht und kostengünstiger werden. Beispielsweise bei Breitstreifenlasern kann durch eine durch die laterale Variation der Materialzusammensetzung der ersten Halbleiterschicht erzeugte höhere Bandlücke neben einem Laserstreifen die Stromaufweitung und die Absorption reduziert werden, wodurch die Laserperformance verbessert werden kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird über der ersten Halbleiterschicht zumindest eine zweite Halbleiterschicht aufgewachsen, in der ein Rippenwellenleiter erzeugt wird. Durch eine Kombination der lateralen Variation der Materialzusammensetzung in der ersten Halbleiterschicht und einer Rippenwellenleiterstruktur darüber in der zweiten Halbleiterschicht kann eine sehr starke Indexführung erreicht werden, die durch einen Rippenwellenleiter alleine nicht möglich wäre. Dadurch kann es möglich sein, beispielsweise bei Hochleistungslaserdioden die Laserschwelle zu senken und die Effizienz zu verbessern. Weiterhin kann es möglich sein, im Vergleich zu üblichen Laserdioden mit Rippenwellenleitern die Ätztiefe der Rippenwellenleiterstruktur bei dennoch verringerter Stromaufweitung und verbesserter Indexführung zu reduzieren, so dass beispielsweise die Gefahr vermieden werden kann, dass eine Beschädigung durch den Ätzprozess, insbesondere bei einer Ätzung nahe der aktiven Schicht, zu einer unerwünschten Bauteilalterung führt. Weiterhin kann die Gefahr von Leckströmen über die aktive Schicht aufgrund von Oberflächenrekombinationen vermieden werden, die bei Ätzungen durch die aktive Schicht auftreten können. Entsprechend erlaubt das hier beschriebene Verfahren, die Tiefe der Ridgeätzung und damit die Höhe der Rippenwellenleiterstruktur im Vergleich zu herkömmlichen Bauteilen signifikant zu reduzieren oder auf eine entsprechende Wellenleiterstruktur ganz zu verzichten, da sowohl die Strombegrenzung als auch die Indexführung in die Halbleiterschichtenfolge beim Aufwachsprozess „eingebaut“ werden kann.
  • Besonders bevorzugt kann bei einem als Laserdiodenchip ausgebildeten Halbleiterchip eine laterale Variation der Materialzusammensetzung in der ersten Halbleiterschicht beidseitig eines Laserstreifens, der auch als Lasersteg bezeichnet werden kann und der durch einen entsprechenden Kontaktbereich oder zusätzlich eine entsprechende Rippenwellenstruktur definiert sein kann, derart hergestellt werden, dass der Bandabstand im Material der ersten Halbleiterschicht beidseitig des Laserstegs erhöht wird. Im Materialsystem InAlGaN kann dies bevorzugt durch eine Verringerung des In-Gehalts beidseitig des Laserstegs, insbesondere in einer als aktive Schicht ausgebildeten ersten Halbleiterschicht, erzeugt werden, wobei die Verringerung bereits während des Epitaxiewachstumsprozesses in der beschriebenen Weise durch eine Erzeugung einer inhomogenen lateralen Temperaturverteilung bewirkt wird. Dadurch kann einerseits eine unerwünschte Stromaufweitung minimiert werden, andererseits können die Absorption verringert und zugleich in der vorab beschriebenen Weise die Indexführung verbessert werden. Alternativ hierzu kann es auch vorteilhaft sein, wenn der Bandabstand im Material der ersten Halbleiterschicht beidseitig des Laserstreifens verringert und somit die Absorption beidseitig des Laserstreifens erhöht wird. Besonders bevorzugt kann dies im Falle eines Breitstreifenlasers mit einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Laserstreifen sein, so dass die Laserstreifen durch Bereiche mit höherer Absorption voneinander getrennt sind. Dadurch kann eine Ausbreitung von Ringmoden oder ein Übersprechen zwischen benachbarten Laserstreifen verhindert oder zumindest verringert werden.
  • Weiterhin kann bei einem als Laserdiodenchip ausgebildeten Halbleiterchip eine laterale Variation der Materialzusammensetzung in der ersten Halbleiterschicht in einem Facettenbereich, also eines Bereichs der ersten Halbleiterschicht, der an eine Facette angrenzt, derart hergestellt werden, dass der Bandabstand in einem als Facettenbereich ausgebildeten zweiten Bereich im Vergleich zu einem ersten Bereich der ersten Halbleiterschicht, der von der Facette aus gesehen weiter von dieser entfernt ist als der zweite Bereich, erhöht wird. Mit anderen Worten kann der zweite Bereich angrenzend an die Facette und zwischen der Facette und dem ersten Bereich angeordnet sein und eine größere Bandlücke aufweisen als der erste Bereich. Im Materialsystem InAlGaN kann die Bandabstandserhöhung bevorzugt durch eine Verringerung des In-Gehalts im Facettenbereich, insbesondere in einer als aktive Schicht ausgebildeten ersten Halbleiterschicht, erzeugt werden, wobei die Verringerung bereits während des Epitaxiewachstumsprozesses in der beschriebenen Weise durch eine Erzeugung einer inhomogenen lateralen Temperaturverteilung bewirkt wird. Dadurch kann die Absorption der aktiven Schicht im Facettenbereich verringert oder sogar verhindert werden und so eine Erhöhung der Facettenbelastungsgrenze erreicht werden.
  • Darüber hinaus kann eine unterschiedliche Materialzusammensetzung der ersten Halbleiterschicht im Falle eines Licht emittierenden Halbleiterchips, also eines Laserdiodenchips oder eines Leuchtdiodenchips, insbesondere wenn die erste Halbleiterschicht zumindest einen Teil einer aktiven, zur Lichterzeugung vorgesehenen Schicht des Halbleiterchips bildet, unterschiedliche Emissionswellenlängen bewirken, so dass es möglich sein kann, dass der Halbleiterchip mit der ersten Halbleiterschicht im Betrieb von verschiedenen Bereichen Licht mit verschiedenen Wellenlängen abstrahlen kann. Die inhomogene laterale Temperaturverteilung während des Aufwachsens der ersten Halbleiterschicht kann somit eine laterale Wellenlängenverteilung der Lichtemission im späteren Betrieb des Halbleiterchips bewirken.
  • Weiterhin kann bei einem als Leuchtdiodenchip ausgebildeten Halbleiterchip unterhalb einer zumindest teilweise als Bondpad ausgebildeten Kontaktschicht eine laterale Variation der Materialzusammensetzung in der ersten Halbleiterschicht derart hergestellt werden, dass der Bandabstand im Material der ersten Halbleiterschicht unterhalb des Bondpads erhöht wird. Im Materialsystem InAlGaN kann dies bevorzugt durch eine Verringerung des In-Gehalts in der ersten Halbleiterschicht, die bevorzugt als aktive Schicht ausgebildet sein kann, unterhalb des Bondpads erreicht werden. Hierbei kann es sich insbesondere um einen unbestromten Bereich der ersten Halbleiterschicht handeln. Dadurch kann eine Absorption in einem solchen unbestromten Bereich der aktiven Schicht verringert oder sogar verhindert werden. Darüber hinaus weist die Kontaktschicht zusätzlich zu einem Bondpad Stromtragstege zur Stromverteilung auf. Unterhalb der Stromtragstege kann die Materialzusammensetzung der ersten Halbleiterschicht entsprechend variiert werden.
  • Weiterhin kann bei einem als Leuchtdiodenchip ausgebildeten Halbleiterchip die Materialzusammensetzung in einer bevorzugt als aktive Schicht ausgebildeten ersten Halbleiterschicht zu einem lateralen Rand des Halbleiterchips hin so variiert sein, dass die Bandkante der Quantentöpfe und somit also der Bandabstand, der ersten Halbleiterschicht zum Rand hin erhöht wird. Insbesondere kann die erste Halbleiterschicht in diesem Fall einen zweiten Bereich aufweisen, der in lateraler Richtung einen ersten Bereich umschließt und der umlaufend an den Rand des Halbleiterchips angrenzt und der eine entsprechend verschiedene Materialzusammensetzung im Vergleich zum ersten Bereich aufweist. Durch eine randseitige Erhöhung des Bandabstands können Leckströme an der durch den Rand gebildeten Kante des Halbleiterchips verringert werden, wodurch die Leistung und die Alterungsstabilität des Halbleiterchips erhöht werden können.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die inhomogene laterale Temperaturverteilung gezielt während des Aufwachsens der ersten Halbleiterschicht durch eine lokale thermische Beeinflussung von vorbestimmten und gezielt ausgewählten Bereichen erzeugt. Insbesondere kann die inhomogene laterale Temperaturverteilung zumindest teilweise durch eine Temperaturverteilungsstruktur und/oder durch eine lokal variierende Lichtbestrahlung erzeugt werden. Die hier beschriebenen Maßnahmen zur Erzeugung der inhomogenen lateralen Temperaturverteilung werden insbesondere zusätzlich zu den gängigen, lokal nicht steuerbaren Epitaxieheizsystemen verwendet.
  • Die lokal variierende Lichtbestrahlung kann beispielsweise eine Bestrahlung mit einem Laser umfassen, der auf die aufwachsende erste Halbleiterschicht in vorbestimmten und gezielt ausgewählten Bereichen Licht einstrahlt, das durch Absorption in der aufwachsenden ersten Halbleiterschicht oder einer darunter liegenden Schicht wie beispielsweise einer bereits aufgewachsenen Schicht und/oder einem Aufwachssubstrat zu einer lokalen und inhomogenen Erwärmung in diesen Bereichen führt, so dass in unterschiedlichen Bereichen unterschiedliche effektive Aufwachstemperaturen für die aufwachsende erste Halbleiterschicht vorherrschen. Die Lichtbestrahlung weist somit insbesondere zumindest eine spektrale Komponente auf, die in der ersten Halbleiterschicht und/oder einer in Aufwachsrichtung darunter angeordneten Schicht oder Struktur wie etwa der Temperaturverteilungsstruktur absorbiert werden kann. Die lokal variierende Lichtbestrahlung kann insbesondere so ausgeführt sein, dass ein oder mehrere Bereiche gleichzeitig oder nacheinander auf dem Aufwachssubstrat bestrahlt werden kann, deren flächenmäßige Ausdehnungen kleiner als die des Halbleiterchips sind.
  • Weiterhin kann die Lichteinstrahlung gepulst vorgenommen werden. Insbesondere in Verbindung mit einem sich bewegenden, beispielsweise rotierenden, Aufwachssubstrat können durch eine gepulste Bestrahlung vorbestimmte separate Bereiche bestrahlt werden, die sich unter dem Lichtstrahl hindurch bewegen. Weiterhin kann Licht durch eine Lichtablenkeinrichtung, beispielsweise aus oder mit einem Spiegel, gezielt auf vorbestimmte Bereiche gelenkt werden. Durch diese Maßnahmen kann ein Abrastern der Fläche, auf der die erste Halbleiterschicht aufgewachsen wird, möglich sein. Hierbei kann es möglich sein, dass ein einzelner Lichtstrahl, insbesondere ein einzelner Laserstrahl, verwendet wird. Alternativ oder zusätzlich kann eine Mehrzahl von synchron oder unabhängig voneinander ansteuerbaren Lichtquellen, insbesondere eine Mehrzahl von synchron oder unabhängig voneinander ansteuerbaren Laserlichtquellen, zur Erzeugung einer lokal variierenden Lichtbestrahlung verwendet werden, die entsprechend der Ansteuerung beispielsweise eine Mehrzahl von Bereichen beleuchten und damit lokal aufwärmen können.
  • Die beschriebene, auf Lichtbestrahlung basierende lokale Heizung zur Steuerung der Temperaturverteilung kann weiterhin mit den im Aufwachsreaktor üblicherweise vorhandenen In-Situ-Messgeräten, also Temperaturmessgeräten und/oder Messgeräten zur Messung der Wafer-Krümmung, gekoppelt werden, so dass für jedes Aufwachssubstrat beispielsweise anhand der momentanen Krümmungsdaten basierend auf einer Krümmungsmessung und/oder einer ortsaufgelösten Temperaturmessung die auf das Aufwachssubstrat eingestrahlte Lichtleistung lokal so angepasst werden kann, dass in einem ersten Schritt das Temperaturprofil während der Aufwachsphase, insbesondere jeder Wachstumsphase, homogenisiert werden kann. Die Homogenisierung kann dabei Temperaturunterschiede auf dem Aufwachssubstrat wie auch zwischen mehreren im Reaktor gleichzeitig für Beschichtung vorgesehenen Aufwachssubstraten ausgleichen. In einem zweiten Schritt kann auf das homogenisierte Temperaturprofil gezielt eine Modulation aufgebracht werden, so dass die gewünschte laterale inhomogene Temperaturverteilung auf dem Aufwachssubstrat erzeugt werden kann, wodurch die gewünschten Bereiche der ersten Halbleiterschicht mit unterschiedlichen Materialzusammensetzungen bewirkt werden können. Der zweite Schritt kann zusätzlich noch dadurch verbessert werden, dass auf dem Aufwachssubstrat, insbesondere vor dem Verfahren spezielle Markierungen in Form von Justage- oder Trigger-Markierungen angebracht werden. Diese können während des Aufwachsprozesses im Rahmen der Lichtbestrahlung detektiert werden, so dass das Temperaturprofil auf diese Markierungen justiert werden kann. Dadurch kann im weiteren Verlauf des Herstellungsverfahrens eine genaue Zuordnung der Bereiche mit den verschiedenen Materialzusammensetzungen und somit der verschiedenen Wellenlängenbereiche zu den Chipstrukturen möglich sein.
  • Die Temperaturverteilungsstruktur kann zumindest ein Temperaturverteilungsstrukturelement aufweisen, das eine lokale Erhöhung oder Verringerung der Temperatur der aufwachsenden ersten Halbleiterschicht bewirkt. Das Temperaturverteilungsstrukturelement kann zumindest entlang einer Erstreckungsrichtung eine laterale Ausdehnung aufweisen, die kleiner als eine laterale Ausdehnung des Halbleiterchips ist, so dass in einem Teilbereich des Halbleiterchips die lokale Temperaturveränderung bewirkt werden kann. Insbesondere kann die Temperaturverteilungsstruktur eine Mehrzahl von Temperaturverteilungsstrukturelementen aufweisen, die in lateraler Richtung regelmäßig und/oder periodisch entsprechend dem beabsichtigten inhomogenen lateralen Temperaturverteilungsprofil angeordnet sind. Das oder die Temperaturverteilungsstrukturelemente können beispielsweise in Form von voneinander getrennten Inseln und/oder Linienstrukturen ausgebildet sein.
  • Die in der nachfolgenden Beschreibung genannte Temperaturverteilungsstruktur kann stellvertretend für eines oder eine Mehrzahl von Temperaturverteilungsstrukturelementen stehen. Insbesondere können die nachfolgenden Ausführungsformen und Merkmale betreffend die Temperaturverteilungsstruktur miteinander kombinierbar sein, so dass auch voneinander unterschiedliche Temperaturverteilungsstrukturelemente vorhanden sein können, die in Kombination die gewünschte Temperaturverteilung bewirken können.
  • Entsprechend der gewünschten temperaturverändernden Wirkung der Temperaturverteilungsstruktur kann diese ein dielektrisches Material, halbleitendes Material, Metall oder eine Mehrzahl oder Kombination damit aufweisen oder daraus sein. Dielektrische Materialien können beispielsweise eine lokale Beeinflussung der Wärmeleitfähigkeit und damit durch eine verbesserte oder verringerte Wärmezuleitung oder -ableitung eine lokale Erhöhung oder Erniedrigung der Temperatur in der aufwachsenden ersten Halbleiterschicht bewirken. Halbleitende und metallische Materialien können ebenfalls die Wärmeleitfähigkeit beeinflussen und/oder durch Einstrahlung von Licht oder anderer geeigneter elektromagnetischer Strahlung wie beispielsweise Mikrowellenstrahlung gezielt erwärmt werden. Die elektromagnetische Strahlung kann beispielsweise gleichmäßig und großflächig oder lokal variierend eingestrahlt werden.
  • Die Temperaturverteilungsstruktur kann beispielsweise ein vom Aufwachssubstrat unterschiedliches Material aufweisen oder daraus sein. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass die Temperaturverteilungsstruktur ein gleiches Material wie das Aufwachssubstrat aufweist. Insbesondere können in diesem Fall die Temperaturverteilungsstruktur und das Aufwachssubstrat einstückig ausgebildet sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Temperaturverteilungsstruktur auf einer der ersten Halbleiterschicht abgewandten Seite des Aufwachssubstrats angeordnet. Mit anderen Worten weist das Aufwachssubstrat eine Rückseite auf, auf der die Temperaturverteilungsstruktur angeordnet ist, und eine Vorderseite, auf der die erste Halbleiterschicht aufgewachsen wird. Alternativ oder zusätzlich kann es auch möglich sein, dass die Temperaturverteilungsstruktur auf einer der Halbleiterschicht zugewandten Seite des Aufwachssubstrats angeordnet ist. In diesem Fall kann die Temperaturverteilungsstruktur in Aufwachsrichtung unterhalb der aufwachsenden ersten Halbleiterschicht und damit zwischen dem Aufwachssubstrat und der ersten Halbleiterschicht angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann es weiterhin möglich sein, dass die Temperaturverteilungsstruktur im Aufwachssubstrat und/oder in einer Halbleiterschicht auf dem Aufwachssubstrat eingebettet ist.
  • Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die Temperaturverteilungsstruktur in unmittelbarem Kontakt mit dem Aufwachssubstrat angeordnet ist. Das kann insbesondere bedeuten, dass die Temperaturverteilungsstruktur direkt auf der Rückseite und/oder der Vorderseite des Aufwachssubstrats oder auch im Aufwachssubstrat eingebettet angeordnet ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Temperaturverteilungsstruktur zumindest teilweise mit einer Schutzschicht bedeckt. Das kann bedeuten, dass die Temperaturverteilungsstruktur vom Aufwachssubstrat ausgesehen mit einer Schutzschicht bedeckt ist und/oder dass zwischen der Temperaturverteilungsstruktur und dem Aufwachssubstrat eine Schutzschicht angeordnet ist. Ist die Temperaturverteilungsstruktur allseitig von einer Schutzschicht bedeckt, so kann diese insbesondere in die Schutzschicht eingebettet sein. Die Schutzschicht kann insbesondere dazu vorgesehen und ausgebildet sein, den Wachstumsprozesses während des Aufwachsens der ersten Halbleiterschicht und insbesondere der Halbleiterschichtenfolge mit der ersten Halbleiterschicht nicht durch die Temperaturverteilungsstruktur negativ zu beeinflussen. Beispielsweise kann durch die Schutzschicht ein Ausgasen oder Abdampfen von Material der Temperaturverteilungsstruktur verhindert werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform verbleiben die Temperaturverteilungsstruktur und/oder die Schutzschicht zumindest teilweise oder auch ganz im fertig gestellten Halbleiterchip. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn die Temperaturverteilungsstruktur auf der der ersten Halbleiterschicht zugewandten Seite des Aufwachssubstrats angeordnet ist oder im Aufwachssubstrat eingebettet ist und das Aufwachssubstrat zumindest teilweise im Halbleiterchip verbleibt. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass die Temperaturverteilungsstruktur auf der der ersten Halbleiterschicht abgewandten Rückseite des Aufwachssubstrats angeordnet ist und das Aufwachssubstrat zusammen mit der Temperaturverteilungsstruktur im Halbleiterchips verbleibt. Alternativ hierzu kann es auch sein, dass die Temperaturverteilungsstruktur nicht oder nur teilweise im Halbleiterchip verbleibt und vor Fertigstellung des Halbleiterchips zumindest teilweise oder gänzlich entfernt wird. Beispielsweise kann ein zumindest teilweises oder gänzliches Entfernen der Temperaturverteilungsstruktur im Rahmen eines zumindest teilweisen Entfernens, also eines Dünnens, oder eines gänzlichen Entfernens des Aufwachssubstrats erfolgen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Temperaturverteilungsstruktur zur gezielten lokalen Erwärmung von Bereichen der aufwachsenden ersten Halbleiterschicht ausgebildet. In diesem Fall können das eine oder die Mehrzahl von Temperaturverteilungsstrukturelementen als Heizelemente ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein als Heizelement ausgebildetes Temperaturverteilungsstrukturelement ein elektromagnetische Strahlung absorbierendes Material, insbesondere einen Halbleiter oder ein Metall, aufweisen. Weiterhin können das eine oder die Mehrzahl von Temperaturverteilungsstrukturelementen als Temperaturleitelemente ausgebildet sein, die eine von einem das Aufwachssubstrat tragenden Träger bereitgestellte Wärme besser zur aufwachsenden ersten Halbleiterschicht leiten können als lateral benachbartes Material, also beispielsweise das Aufwachssubstrat oder eine Halbleiterschicht.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Temperaturverteilungsstruktur zur gezielten lokalen Verringerung der Temperatur von Bereichen der aufwachsenden ersten Halbleiterschicht ausgebildet. In diesem Fall können das eine oder die Mehrzahl von Temperaturverteilungsstrukturelementen als Wärmebarriereelemente ausgebildet sein, die eine von einem das Aufwachssubstrat tragenden Träger bereitgestellte Wärme schlechter zur aufwachsenden ersten Halbleiterschicht leiten können als lateral benachbartes Material, also beispielsweise das Aufwachssubstrat oder eine Halbleiterschicht.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen eines oder eine Mehrzahl von Temperaturverteilungsstrukturelementen jeweils eine Erhöhung und/oder eine Vertiefung im Aufwachssubstrat auf. Alternativ können das eine oder die Mehrzahl von Temperaturverteilungsstrukturelementen auf dem Aufwachssubstrat aufgebracht sein und mit diesem zusammen jeweils eine Erhöhung und/oder Vertiefung bilden. Beispielsweise kann ein Temperaturverteilungsstrukturelement eine Vertiefung im oder auf dem Aufwachssubstrat aufweisen oder bilden, in der ein Wärmebarrierenmaterial mit einer geringeren Wärmeleitfähigkeit als das Aufwachssubstrat angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann es auch möglich sein, dass ein Temperaturverteilungsstrukturelement eine Erhöhung im Aufwachssubstrat aufweist oder bildet. Durch derartige topographisch ausgebildete Temperaturverteilungsstrukturelemente kann beispielsweise eine gezielt lokal variierende thermische Ankopplung an einen Träger bewirkt werden, auf dem das Aufwachssubstrat angeordnet ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Schutzschicht ein dielektrisches Material auf. Beispielsweise kann die Schutzschicht durch ein Oxid und/oder Nitrid und/oder Oxinitrid mit einem Metall und/oder Halbmetall gebildet werden, beispielsweise Siliziumoxid, Titanoxid, Aluminiumnitrid und/oder Aluminiumoxid. Um eine möglichst gute Schutzwirkung zu erzielen, kann es vorteilhaft sein, wenn die Schutzschicht mit einem Verfahren aufgebracht wird, dass eine möglichst dichte Schichtbildung erlaubt. Hierzu kann beispielsweise ein Atomlagenabscheideverfahren vorteilhaft sein.
  • Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterchips gemäß einem Beispiel,
    • 2A bis 2J schematische Darstellungen von Halbleiterchips gemäß weiteren Beispielen,
    • 2A bis 5A schematische Darstellungen von Halbleiterchips gemäß weiteren Beispielen,
    • 5B und 5C schematische Darstellungen von Halbleiterchips gemäß zweier Ausführungsbeispiele,
    • 6A bis 6D schematische Darstellungen von Variationen der Materialzusammensetzung der ersten Halbleiterschicht gemäß weiteren Ausführungsbeispielen, und
    • 7A bis 10F schematische Darstellungen von Merkmalen von Verfahren zur Herstellung von Halbleiterchips gemäß weiteren Beispielen.
  • In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
  • In 1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterchips gemäß einem Beispiel gezeigt, bei dem der Halbleiterchip mit einer ersten Halbleiterschicht mit einer lateralen Variation einer Materialzusammensetzung hergestellt wird. Hierzu wird in einem ersten Verfahrensschritt 1000 eine Oberfläche bereitgestellt, auf der die erste Halbleiterschicht aufgewachsen wird. Die erste Halbleiterschicht kann bevorzugt Teil einer Halbleiterschichtenfolge sein, die zusätzlich zur ersten Halbleiterschicht eine Mehrzahl weiterer Halbleiterschichten aufweist. Die zum Aufwachsen der ersten Halbleiterschicht bereitgestellte Oberfläche kann durch ein Aufwachssubstrat oder eine auf einem Aufwachssubstrat aufgewachsene Halbleiterschicht gebildet sein, die auch Teil eines bereits aufgewachsenen Teilschichtenstapels der Halbleiterschichtenfolge sein kann.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt 2000 wird die erste Halbleiterschichtenfolge auf der bereitgestellten Oberfläche aufgewachsen. Das kann auch bedeuten, dass vor dem Aufwachsen der ersten Halbleiterschicht eine oder mehrere weitere Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge auf der Oberfläche aufgewachsen werden können. Während des Aufwachsprozesses zum Aufwachsen der ersten Halbleiterschicht wird eine inhomogene laterale Temperaturverteilung entlang zumindest einer Erstreckungsrichtung der aufwachsenden ersten Halbleiterschicht erzeugt. Durch die inhomogene laterale Temperaturverteilung während des Aufwachsprozesses wird eine laterale Variation der Materialzusammensetzung der ersten Halbleiterschicht bewirkt. Das bedeutet mit anderen Worten, dass sich das Material, das zum Aufwachsen der ersten Halbleiterschicht bereitgestellt und zugeführt wird, auf zumindest zwei oder mehr Oberflächenbereichen der bereitgestellten Oberfläche, die unterschiedliche Temperaturen aufweisen, im Rahmen des Aufwachsprozesses ablagert. Die Zusammensetzung des aufwachsenden Materials ist abhängig von der lokalen Temperatur des jeweiligen Oberflächenbereichs, so dass die unterschiedlichen Temperaturen in den zumindest zwei oder mehr Oberflächenbereichen unterschiedliche Materialzusammensetzungen bewirken. Entsprechend weist die erste Halbleiterschicht zumindest zwei oder mehr Bereiche mit unterschiedlichen Materialzusammensetzungen auf, die lateral nebeneinander entlang zumindest einer Erstreckungsrichtung der ersten Halbleiterschicht angeordnet sind. Die Temperaturunterschiede zwischen den Oberflächenbereichen der bereitgestellten Oberfläche können größer oder gleich 1 K oder größer oder gleich 2 K oder größer oder gleich 5 K oder sogar größer oder gleich 10 K sein. Zwischen zwei benachbarten Oberflächenbereichen mit unterschiedlichen Temperaturen kann sich die Oberflächentemperatur abrupt, also soweit technisch möglich im Wesentlichen stufenförmig, oder kontinuierlich mit einem gewünschten Temperaturprofil ändern.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt 3000 wird der Halbleiterchip nach dem Aufwachsen der ersten Halbleiterschicht mit der lateralen Variation der Materialzusammensetzung fertig gestellt. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass unter anderem eine oder mehrere weitere Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge und/oder eine oder mehrere Passivierungsschichten und/oder eine oder mehrere Kontaktschichten aufgebracht werden. Alternativ oder zusätzlich können auch andere Prozessionsschritte wie beispielsweise Ätzverfahren und andere Strukturierungsverfahren sowie Vereinzelungsschritte zur Vereinzelung eines Waferverbunds in einzelne Halbleiterchips durchgeführt werden.
  • Weitere Merkmale des Verfahrens zur Herstellung des Halbleiterchips sowie weitere Merkmale des so hergestellten Halbleiterchips sind in den nachfolgenden Figuren beschrieben. Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele und Beispiele sind jedoch nicht so zu verstehen, dass diese die möglichen Verfahrensmerkmale und die Merkmale der mit dem Verfahren herstellbaren Halbleiterchips nur auf die nachfolgend konkret beschriebenen Merkmale einschränken. Vielmehr sind die nachfolgenden Ausführungsbeispiele und Beispiele rein beispielhaft für mögliche Verfahrensmerkmale und für Merkmale der mit dem Verfahren herstellbaren Halbleiterchips zu verstehen.
  • In Verbindung mit den 2A bis 5C sind Ausführungsbeispiele für Halbleiterchips 100 beschrieben. Die Halbleiterchips 100 können insbesondere mit einem Verfahren gemäß dem Beispiel der 1 hergestellt werden, also einem Verfahren, bei dem während eines Aufwachsprozesses zum Aufwachsen einer ersten Halbleiterschicht 1 eine inhomogene laterale Temperaturverteilung entlang zumindest einer Erstreckungsrichtung der aufwachsenden ersten Halbleiterschicht 1 erzeugt wird, so dass eine laterale Variation einer Materialzusammensetzung der ersten Halbleiterschicht 1 hergestellt wird. Die gezeigten Halbleiterchips 100 weisen somit eine erste Halbleiterschicht 1 auf, die entlang zumindest einer Erstreckungsrichtung eine durch eine lateral variierende Temperaturverteilung während eines Aufwachsprozesses bewirkte laterale Variation einer Materialzusammensetzung aufweist.
  • Die erste Halbleiterschicht 1 ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen und Beispielen rein beispielhaft Teil einer Halbleiterschichtenfolge, die zusätzlich zur ersten Halbleiterschicht 1 beispielsweise eine zweite Halbleiterschicht 2 und eine dritte Schicht 3 aufweist, zwischen denen die erste Halbleiterschicht 1 angeordnet ist. Jede der Schichten 1, 2, 3 der Halbleiterschichtenfolge kann eine oder mehrere Schichten aufweisen oder daraus bestehen. Die Schichten der Halbleiterschichtenfolge sind entlang einer Aufwachsrichtung aufeinander angeordnet. Die Aufwachsrichtung kann auch als vertikale Richtung bezeichnet werden. Senkrecht zur Aufwachsrichtung weisen die Schichten der Halbleiterschichtenfolge eine Ausdehnung entlang von Erstreckungsrichtungen in lateraler Richtung auf, wobei die laterale Ausdehnung bevorzugt größer als die Dicke der Schichten in vertikaler Richtung ist. Die Halbleiterschichtenfolge kann insbesondere im Waferverbund aufgewachsen werden, der danach in eine Vielzahl von Halbleiterchips 100 vereinzelt werden kann.
  • Beispielsweise kann die dritte Schicht 3 ein Substrat aufweisen, das elektrisch leitend oder elektrisch isolierend sein kann und auf dem die weiteren Schichten der Halbleiterschichtenfolge aufgebracht sind. Bei dem Substrat kann es sich um ein oben im allgemeinen Teil beschriebenes Aufwachssubstrat handeln, auf dem die Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge mittels eines epitaktischen Aufwachsverfahrens wie beispielsweise MOVPE oder MBE aufgewachsen werden. Alternativ hierzu kann es sich bei dem Substrat um ein so genanntes Trägersubstrat handeln, auf das die Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge nach einem Aufwachsen auf einem Aufwachssubstrat übertragen werden. Das Aufwachssubstrat kann nach dem Aufwachsprozess gedünnt oder ganz entfernt werden, so dass es auch möglich sein kann, dass die Schicht 3 im fertigen Halbleiterchip 100 kein Substrat aufweist.
  • In den Beispielen der 2A bis 4E sind die Halbleiterchips 100 rein beispielhaft als kantenemittierende Laserdiodenchips mit einer aktiven Schicht zur Erzeugung von Licht, insbesondere Laserlicht, ausgebildet. Die erste Halbleiterschicht 1 kann hierbei insbesondere durch zumindest einen Teil einer Wellenleiterschicht und/oder der aktiven Schicht gebildet werden. Mit anderen Worten kann die erste Halbleiterschicht 1 ein Teil einer Wellenleiterschicht sein und/oder ein Teil einer aktiven Schicht sein und/oder eine Wellenleiterschicht sein oder aufweisen und/oder eine aktive Schicht sein oder aufweisen. Weiterhin kann die erste Halbleiterschicht 1 auch durch eine Mehrzahl von Schichten gebildet werden, die zusammen zumindest einen Teil einer Wellenleiterschicht und/oder zumindest einen Teil einer aktiven Schicht und/oder eine Wellenleiterschicht und/oder eine aktive Schicht bilden.
  • Zusätzlich zur ersten Halbleiterschicht 1 kann die Halbleiterschichtenfolge der Halbleiterchips 100 weitere funktionelle Halbleiterschichten wie beispielsweise eine oder mehrere Schichten ausgewählt aus Wellenleiterschichten, Mantelschichten, Pufferschichten und Halbleiterkontaktschichten aufweisen, die Teil der zweiten Halbleiterschicht 2 und der dritten Schicht 3 sein können oder die einzeln oder in Kombination die zweite Halbleiterschicht 2 und die dritte Schicht 3 der Halbleiterschichtenfolge bilden können. Weiterhin kann auch die erste Halbleiterschicht 1 eine solche Schicht aufweisen.
  • Auf der Halbleiterschichtenfolge ist zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterchips 100 eine Kontaktschicht 4 aufgebracht, die ein bondbares und/oder lötbares Metall aufweist. Die Kontaktschicht 4 kann auch eine entsprechende Schichtenfolge aus mehreren Metallschichten aufweisen. Der Begriff „Metall“ kann neben einem reinen Metall auch Mischungen, Legierungen und Verbindungen mit oder aus mehreren Metallen bezeichnen, die zur elektrischen Kontaktierung und zum elektrischen Anschluss geeignete Eigenschaften aufweisen. Geeignete Metalle für die Kontaktschicht 4 können allein oder in Kombination eines oder mehrere ausgewählt aus Gold, Aluminium, Silber, Titan, Platin, Nickel, Palladium, Rhodium und Wolfram sein.
  • Die Halbleiterchips 100 weisen zumindest eine weitere Kontaktschicht auf, die in den Figuren der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt ist und die zusammen mit der Kontaktschicht 4 einen elektrischen Anschluss der Halbleiterchips 100 ermöglicht. Beispielsweise kann die dritte Schicht 3 elektrisch leitend sein und die weitere Kontaktschicht ist auf einer der ersten Halbleiterschicht 1 abgewandten Seite der dritten Schicht 3 aufgebracht. Alternativ kann die weitere Kontaktschicht auf einem entsprechend freigelegten Teil der Oberseite des Halbleiterchips 100 neben der gezeigten Kontaktschicht 4 angeordnet sein. In zumindest einigen Ausführungsbeispielen und Beispielen weisen die Halbleiterchips 100 bereichsweise, also in Teilbereichen zwischen der Kontaktschicht 4 und der Halbleiterschichtenfolge, eine Passivierungsschicht 5 auf, die einen Teil der Oberseite der Halbleiterschichtenfolge gegen die Kontaktschicht 4 elektrisch isoliert. Die Passivierungsschicht 5 kann beispielsweise ein elektrisch isolierendes Oxid, Nitrid oder Oxinitrid oder eine Kombination mehrerer solcher Materialien aufweisen oder daraus sein. Beispielsweise kann die Passivierungsschicht eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen: Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Titanoxid. Durch die Passivierungsschicht 5 kann es möglich sein, eine Kontaktschicht 4 mit einer großen Kontaktfläche bereitzustellen, die groß genug für eine externe elektrische Kontaktierung des Halbleiterchips 100 beispielsweise mittels einer Lötverbindung oder einem Bonddraht ist, während die Halbleiterschichtenfolge in einem kleineren Bereich durch die elektrische Kontaktschicht 4 elektrisch angeschlossen ist. Der Kontaktbereich zwischen der Kontaktschicht 4 und der Halbleiterschichtenfolge kann insbesondere den Bereich der aktiven Schicht definieren, in dem eine Lichterzeugung gewünscht ist, und kann entsprechend beispielsweise streifenförmig ausgebildet sein. Der streifenförmige Kontaktbereich kann sich im Falle von Laserdiodenchips bevorzugt von einer vorderen Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge, die eine Auskoppelfacette zur Lichtabstrahlung bildet, zu einer gegenüber liegenden hinteren Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge, die eine reflektierende Rückseitenfacette bildet, erstrecken. Auf den Facetten können geeignete Schichten wie beispielsweise teilweise oder vollständig reflektierende Schichten und Schichtkombinationen entsprechend der gewünschten Funktionalitäten aufgebracht sein.
  • Rein beispielhaft basieren die erste Halbleiterschicht 1 und bevorzugt die Halbleiterschichtenfolge der Halbleiterchips 100 auf dem oben im allgemeinen Teil beschriebenen III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem InAlGaN. Dabei kann somit in den gezeigten Ausführungsbeispielen und Beispielen die Materialzusammensetzung der ersten Halbleiterschicht 1 in Bezug auf zumindest einen der Kristallbestandteile von InAlGaN in lateraler Richtung variieren. Besonders bevorzugt variiert die Materialzusammensetzung in Bezug auf den Indiumgehalt, der besonders abhängig von der Aufwachstemperatur ist. So kann der eingebaute Indiumgehalt bei üblichen Aufwachstemperaturen mit zunehmender Aufwachstemperatur geringer werden, so dass in Bereichen der aufwachsenden ersten Halbleiterschicht 1, in denen eine im Vergleich zu anderen Bereichen geringere Aufwachstemperatur herrscht, ein stärkerer Indiumeinbau und damit ein daraus resultierender höherer Indiumgehalt bewirkt werden kann.
  • In Abhängigkeit von der lateralen Variation der Materialzusammensetzung entlang zumindest einer Erstreckungsrichtung können entlang dieser Erstreckungsrichtung Eigenschaften der ersten Halbleiterschicht 1 variieren. Im Materialsystem InAlGaN beispielsweise kann ein höherer Indiumgehalt einen höheren Brechungsindex, eine Verringerung der Bandlücke und eine Erhöhung der optischen Absorption bedingen. Entsprechend kann ein niedrigerer Indiumgehalt eine Verringerung des Brechungsindex, eine Erhöhung der Bandlücke und eine Verringerung der optischen Absorption bedingen.
  • Besonders bevorzugt kann die Schichtdicke der ersten Halbleiterschicht 1 in den gezeigten Ausführungsbeispielen und Beispielen wie in den Figuren dargestellt gleichbleibend sein. Insbesondere kann die Dicke der ersten Halbleiterschicht 1 unabhängig von der Materialzusammensetzung unterschiedlicher Bereiche, wie sie im Folgenden beschrieben werden, um nicht mehr als 10% oder um nicht mehr als 5% oder besonders bevorzugt um nicht mehr als 1% variieren.
  • Der in 2A gezeigte Halbleiterchip 100 ist als so genannter Single-Emitter-Oxidstreifenlaser ausgebildet und weist eine Halbleiterschicht 1 mit lateral nebeneinander angeordneten Bereichen 11, 12 auf, die eine unterschiedliche Materialzusammensetzung aufweisen. Der Bereich 11 ist streifenförmig entsprechend dem darüber angeordneten Kontaktbereich zwischen der Halbleiterschichtenfolge und der Kontaktschicht 4 ausgebildet und grenzt in lateraler Richtung quer zur Erstreckungsrichtung des Streifens an die Bereiche 12 an. Bei einem Blick auf die Auskoppelfacette oder die Rückseitenfläche des Halbleiterchips 100 sind die Bereiche 12 somit beidseitig, also links und rechts neben dem Bereich 11 angeordnet. Der Bereich 11, der bei einem Blick auf die Auskoppelfacette eine Breite im Bereich von einigen Mikrometern bis zu einigen 10 µm aufweisen kann, bildet bevorzugt den Laserstreifen, der dem zur Lichterzeugung vorgesehenen Bereich entspricht. Das bedeutet, dass die Breite des Bereichs 11 bevorzugt der Breite des Laserstreifens, also des lichterzeugenden Bereichs entspricht, wobei letzterer im Wesentlichen durch die Breite des Kontaktbereichs zwischen der Kontaktschicht 4 und der Halbleiterschichtenfolge vorgegeben ist. Die Breite des Bereichs 11 kann aber auch größer oder kleiner als die Breite des Laserstreifens sein, beispielsweise um 50% oder um 25% oder um 10% oder auch um Werte zwischen den angegebenen Werten.
  • Der Bereich 11 weist einen höheren Indiumgehalt als die lateral benachbarten Bereiche 12 auf, so dass die Bereiche 12 einen niedrigeren Brechungsindex und eine größere Bandlücke als der Bereich 11 aufweisen. Der den Laserstreifen bildende Bereich 11 ist aufgrund der kleineren Bandlücke somit ein Bereich mit einer größeren korrespondierenden Wellenlänge als die beidseitig benachbarten Bereiche 12. Durch den Unterschied im Brechungsindex und in der Bandlücke kann im Betrieb des Halbleiterchips 100 eine Indexführung des in der aktiven Schicht im Laserstreifen erzeugten Lichts erreicht werden, der bereits nach dem epitaktischen Aufwachsen im Halbleiterchip 100 „eingebaut“ ist. Dadurch kann es möglich sein, dass eine Indexführung ohne eine im Stand der Technik übliche Stegwellenleiterstruktur erreicht werden kann, so dass der damit verbundene Ätzprozess nicht erforderlich ist. Zusätzlich werden Absorptionsverluste in den Bereichen 12 durch die im Vergleich zum Bereich 11 vergrößerte Bandlücke und die dazu verringerte korrespondierende Wellenlänge neben dem Laserstreifen gesenkt. Zudem wird die Stromaufweitung in der aktiven Schicht, insbesondere im Falle eines Quantentopfs, verringert. Beide Effekte können sich positiv auf die Laserschwelle und die Kennlinien-Steilheit auswirken.
  • Bei üblichen Stegwellenleiterstrukturen muss die Ätztiefe auf wenige Nanometer genau eingehalten werden, da eine zu flache Ätzung eine Stromaufweitung und damit eine schwache Führung verursachen kann, was sich in verschlechterter Performance, schlechterer Kennlinie-Linearität und verringerter Ausbeute niederschlagen kann, während eine zu tiefe Ätzung zu Stabilitätsproblemen und Nichtlinearitäten in der Lichtleistungsabhängigkeit vom Betriebsstrom, so genannten „kinks“, führen kann. Entsprechend stellt der Ätzprozess zur Herstellung herkömmlicher Stegwellenleiterstrukturen einen aufwändigen Herstellungsprozess dar. Weiterhin kann die Überformung der herkömmlichen Stegwellenleiterstruktur mit einer metallischen Kontaktschicht kritisch sein und die Gefahr eines so genannten Abbrands erhöhen. Aufgrund der durch eine herkömmliche Stegwellenleiterstruktur gebildeten Oberflächenstruktur kann es weiterhin zu Entwärmungsproblemen bei einer Montage des Laserdiodenchips mit der Stegseite nach unten kommen.
  • Durch den während des Aufwachsens erfolgenden Einbau der Indexführung in die erste Halbleiterschicht 1 in Form einer planaren Struktur können sich im Hinblick auf die beschriebenen Probleme der Steg-Ätzung eine verbesserte Ausbeute, eine bessere Laser-Performance, eine verbesserte Kennlinien-Linearität und eine höhere Bauteilstabilität für den so hergestellten Halbleiterchip 100 ergeben. Darüber hinaus kann der Herstellungsprozess einfacher als bei herkömmlichen Laserdiode mit Stegwellenleiterstruktur sein. Weiterhin ist das Aufbringen der Kontaktschicht 4 und damit die Überformung der Halbleiterschichtenfolge mit einer metallischen Schicht einfacher und weniger fehlerbehaftet, was sich in einer erhöhten Stabilität niederschlagen kann. Ferner kann die in der ersten Halbleiterschicht 1 hergestellte planare zur Indexführung vorgesehene Struktur, die eine entsprechend planare Struktur auch für die Kontaktschicht 4 bewirkt, eine verbesserte Entwärmung bei einer Montage des Halbleiterchips 100 mit der Kontaktschicht 4 nach unten zur Folge haben.
  • Der in 2B gezeigte Halbleiterchip 100 ist als so genannter Single-Emitter-Breitstreifenlaser ausgebildet und weist im Vergleich zum Beispiel der 2A einen breiteren Bereich 11 mit höherem Indiumgehalt im Vergleich zu den lateral links und rechts angrenzenden Bereichen 12 auf. Der breitere Bereich 11 entspricht im Wesentlichen dem im Vergleich zum Beispiel der 2A nun ebenfalls breiteren aktiven Bereich, der den Laserstreifen bildet und zur Lichterzeugung vorgesehen ist. Durch die größere Breite des zur Lichterzeugung vorgesehenen Bereichs kann eine auch zur externen Kontaktierung ausreichend breite Kontaktschicht 4 auf der Halbleiterschichtenfolge ohne eine dazwischen angeordnete Passivierungsschicht 5 aufgebracht werden. Der in 2B gezeigte Halbleiterchip 100 zeichnet sich entsprechend durch eine sehr einfache Prozessierung und gleichzeitig eine im Vergleich zum Stand der Technik verbesserte Laser-Performance durch die in Verbindung mit 2A bereits beschriebene integrierte Wellenführung aus.
  • In den 2C bis 2E sind Halbleiterchips 100 gezeigt, die im Vergleich zu den vorherigen Beispielen und insbesondere im Vergleich zum Beispiel der 2A über der ersten Halbleiterschicht 1 eine zweite Halbleiterschicht 2 aufweisen, die über dem Bereich 11 mit dem erhöhten Indiumgehalt zusätzlich eine Rippenwellenleiterstruktur 21 aufweisen. Durch diese können in Kombination mit der in die erste Halbleiterschicht 1 durch den beschriebenen Aufwachsprozess bereits eingebaute Wellenführung eine sehr starke Indexführung, eine verbesserte Ausbeute, eine höhere Laser-Performance und verbesserte Fernfeldeigenschaften erreicht werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Laserdioden, die nur über eine Stegwellenleiterstruktur verfügen, ist bei den Halbleiterchips 100 der Beispiele 2C bis 2E außerdem eine geringere Ätztiefe bei der Herstellung des Stegs erforderlich, was eine bessere Alterungsstabilität und eine geringere Fehleranfälligkeit beim Herstellungsprozess zur Folge haben kann.
  • Durch unterschiedlich ausgedehnte laterale Variationen der Aufwachstemperatur während des Aufwachsprozesses zur Herstellung der ersten Halbleiterschicht 1 kann die Breite des Bereichs 11 im Vergleich zur Breite der Rippenwellenleiterstruktur 21 variiert werden, wodurch sich mit einem gleichen Herstellungsprozess unterschiedliche Bauteileigenschaften herstellen lassen. Wie in 2C gezeigt ist, können der Bereich 11 und die Rippenwellenleiterstruktur 21 eine gleiche oder zumindest im Wesentlichen gleiche Breite aufweisen. Wie in den 2D und 2E gezeigt ist, kann die Breite des Bereichs 11 auch größer oder kleiner als die Breite der Rippenwellenleiterstruktur 21 sein.
  • Wie in Verbindung mit den Beispielen der 2A bis 2E beschrieben ist, kann entweder auf eine Rippenwellenleiterstruktur verzichtet werden oder es kann die Tiefe der Stegätzung signifikant verringert werden, da sowohl die Strombegrenzung als auch die Indexführung in den Halbleiterchip 100 eingebaut werden können. Weiterhin kann es sein, dass gegebenenfalls allenfalls die Kontaktschicht 4 partiell entfernt werden muss, wie in 2B gezeigt ist.
  • In 2F ist ein Substrat 6 angedeutet, auf dessen Oberfläche 61 die erste Halbleiterschicht aufgewachsen werden kann. Das Substrat 6 ist als Aufwachssubstrat in Form eines Wafers mit einem Durchmesser von beispielsweise größer oder gleich 2 Zoll und kleiner gleich 12 Zoll ausgebildet. Insbesondere kann der Wafer einen Durchmesser von 2 Zoll oder 4 Zoll oder 6 Zoll oder 8 Zoll oder 12 Zoll aufweisen. Mit einem derartigen Substrat 6 lässt sich eine Vielzahl von Halbleiterchips durch Aufbringen der Halbleiterschichtenfolge und der weiteren Schichten der Halbleiterchips im Waferverbund und anschließendes Vereinzeln herstellen. Das Substrat 6 kann in einem herkömmlichen Beschichtungsprozess verwendet werden, bei dem eines oder eine Mehrzahl solcher Substrate auf einem geeigneten Substratträger in einer Beschichtungskammer angeordnet werden.
  • Rein beispielhaft und nicht maßstabsgetreu sind auf dem Substrat 6 die Lagen der vorab beschriebenen Bereiche 11 und 12 sowie von einigen später fertig gestellten Halbleiterchips 100 angedeutet. 2G zeigt einen entsprechenden Ausschnitt mit nur einem angedeuteten Halbleiterchip 100. Die Lage der Kontaktschicht 4 auf dem Halbleiterchip 100 ist ebenfalls angedeutet. Diese kann, wie in den vorherigen Figuren gezeigt ist, symmetrisch zum ersten Bereich 11 oder auch, wie in den 2F und 2G gezeigt ist, seitlich versetzt zum ersten Bereich angeordnet sein. Letztere Anordnung ermöglicht eine Bondbarkeit der Kontaktschicht 4 neben dem Laserstreifen. In Abhängigkeit von der Substratgröße sowie der Größe der Halbleiterchips 100 können die Anzahlen der Bereiche 11 und 12 und der Halbleiterchips 100 von den in 2F gezeigten Anzahlen abweichen.
  • In Verbindung mit den 2H bis 2J sind weitere Beispiele von Halbleiterchips 100 gezeigt, die im Vergleich zu den vorherigen Beispielen multiemittierende Laserdiodenchips in Form von Laserbarren oder Laser-Arrays bilden.
  • In 2H ist ein Beispiel für einen Halbleiterchip 100 gezeigt, der als multiemittierender Laserbarren mit einer ersten Halbleiterschicht 1 mit einer Mehrzahl lateral nebeneinander angeordneter streifenförmiger Bereiche 11 mit niedrigerem Indiumgehalt ausgebildet ist, die einer Mehrzahl von Laserstreifen und damit einer Mehrzahl von Bereichen zur Lichterzeugung entsprechen und die durch Bereiche 12 mit höherem Indiumgehalt voneinander getrennt sind. Die Kontaktierung der Mehrzahl der Bereiche 11 erfolgt über eine gemeinsame Kontaktschicht 4. Insbesondere bei Breitstreifenlasern kann es vorteilhaft sein, wenn die Laserstreifen in Bereichen 11 mit höherer Bandlücke und damit einer entsprechend verringerten korrespondierenden Wellenlänge liegen, die von Bereichen 12 mit geringerer Bandlücke und damit einer entsprechend erhöhten korrespondierenden Wellenlänge voneinander getrennt sind. Die Bereiche 12, die entsprechend eine erhöhte optische Absorption aufweisen, dienen als optische Absorber, die eine Ausbreitung von Ringmoden und/oder ein Übersprechen der Laserstreifen auf benachbarte Laserstreifen verringern oder unterdrücken können. Dieses Konzept kann entsprechend auch für Einzeldioden wie die in den vorherigen Figuren gezeigten Halbleiterchips und für Laserarrays angewendet werden, bei denen Laserstreifen entweder einzeln, in Gruppen oder gemeinsam angesteuert werden können.
  • In den 2I und 2J ist, wie oben in Verbindung mit den 2F und 2G beschrieben, ein Substrat 6 mit nicht maßstabsgetreuen und rein beispielhaften Lagen und Anzahlen von Bereichen 11 und 12 und Halbleiterchips 100 gemäß dem Beispiel der 2H gezeigt.
  • In 3 ist ein weiteres Beispiel gezeigt. Insbesondere ist in 3 wiederum ein Substrat 6 mit nicht maßstabsgetreuen und rein beispielhaften Lagen und Anzahlen von Bereichen 11 und 12 und Halbleiterchips 100 gezeigt. Alternativ zu einer Anordnung von lateral benachbarten Bereichen 11, 12 der ersten Halbleiterschicht mit unterschiedlichen Materialzusammensetzungen entlang des Laserstegs können solche Bereiche auch wie in 3 angedeutet quer zum Lasersteg verlaufend angeordnet sein.
  • Die Halbleiterchips 100 gemäß dem Beispiel der 3 weisen insbesondere eine laterale Variation der Materialzusammensetzung in der ersten Halbleiterschicht in einem Facettenbereich auf, also in einem Bereich der ersten Halbleiterschicht, der an eine Facette angrenzt. Mit anderen Worten liegen die auf dem Substrat 6 zu fertigenden Halbleiterchips 100 bezogen auf die erste Halbleiterschicht hauptsächlich in ersten Bereichen 11, während die Facetten der Halbleiterchips 100 in zweiten Bereichen 12 liegen, die im Vergleich zu den ersten Bereichen 11 eine andere Materialzusammensetzung aufweisen. Insbesondere weisen die als Facettenbereiche ausgebildeten zweiten Bereiche 12 im Vergleich zu den ersten Bereichen 11 der ersten Halbleiterschicht, die von den Facetten aus gesehen weiter von den Facetten entfernt sind als die zweiten Bereiche, einen höheren Bandabstand und damit eine geringere Absorption auf.
  • Im Materialsystem InAlGaN kann die Bandabstandserhöhung in den zweiten Bereichen 12 bevorzugt durch eine Verringerung des In-Gehalts, insbesondere in einer als aktive Schicht ausgebildeten ersten Halbleiterschicht, erzeugt werden. Dadurch weist die erste Halbleiterschicht in den zweiten Bereichen eine zur Bandlücke korrespondierende Wellenlänge auf, die kleiner als die korrespondierende Wellenlänge im ersten Bereich 11 ist. Obwohl in 3 Single-Emitter-Laserdioden angedeutet sind, kann die gezeigte laterale Variation der Materialzusammensetzung der ersten Halbleiterschicht auch für Multi-Emitter-Laserdioden wie Laserbarren oder Laser-Arrays angewendet werden.
  • Durch die Erhöhung der Bandlücke in den Facettenbereichen kann die Facettenbelastungsgrenze erhöht werden, so dass das Risiko eines COD („catastrophic optical damage“) an den Facetten erniedrigt wird, da die Absorptionsverluste an den Facetten und somit die Facettentemperatur im Betrieb verringert werden können. Da diese nichtabsorbierende Facettentechnologie ohne zusätzliche Dotierstoffe und ohne nachträgliche Temperaturprozesse auskommt, werden weder nichtabsorbierende Rekombinationszentren erzeugt noch die Kontaktschicht 4 negativ beeinflusst. Infolge der verbesserten Facettenbelastungsgrenze kann über eine höhere Bestromung eine höhere optische Ausgangsleistung erreicht werden. Bauformen mit Multi-Emitter-Laserdioden wie beispielsweise in Verbindung mit den 2H bis 2J beschrieben können entsprechend mit weniger Laserstreifen auskommen, was kostentechnische Vorteile bieten kann.
  • Besonders vorteilhaft kann es in diesem Zusammenhang sein, wenn, wie in 3 wie auch in den vorherigen 2F, 2G , 2I und 2J gezeigt ist, die Kontaktschicht 4 anders als in den 2A bis 2E und 2H gezeigt nicht ganz bis zu den Facetten reicht, so dass die Halbleiterchips 100 im Betrieb in den Facettenbereichen nicht bestromt werden. Dadurch kann die COD-Stabilität weiter erhöht werden.
  • In den 4A bis 4E sind Beispiele von Halbleiterchips 100, ausschnittsweise entsprechend der Darstellungen in den 2G und 2J während der Fertigung auf Substraten, gezeigt, die Kombinationen der vorab beschriebenen lateralen Variationen der Materialzusammensetzung der ersten Halbleiterschicht aufweisen. Weiterhin weisen die im Zusammenhang mit den 4A bis 4E beschriebenen Halbleiterchips 100 rein beispielhaft eine Rippenwellenleiterstruktur 21 auf, wie sie im Zusammenhang mit den 2C bis 2E beschrieben ist. Alternativ hierzu sind in Verbindung mit den nachfolgend beschriebenen Beispielen auch Beispiele möglich, die wie die Beispiele in den 2A, 2B und 2H keine Rippenwellenleiterstruktur und/oder eine Mehrzahl von Laserstreifen aufweisen.
  • Das Beispiel der 4A weist eine Kombination der im Zusammenhang mit den 2C und 3 beschriebenen Merkmale auf, nämlich eine erhöhte Bandlücke und damit eine entsprechend verringerte korrespondierende Wellenlänge beidseitig neben dem Lasersteg und im Facettenbereich durch entsprechend ausgebildete erste und zweite Bereiche 11, 12. Insbesondere liegt der Laserstreifen im ersten Bereich 11, der an den Facetten durch den zweiten Bereich durchbrochen ist. Hierdurch können geringe Absorptionsverluste und ein hoher COD-Schutz erreicht werden.
  • Das Beispiel der 4B weist eine Kombination der im Zusammenhang mit den 2B, 2H und 3 beschriebenen Merkmale auf, nämlich eine erhöhte Bandlücke und damit eine entsprechend verringerte korrespondierende Wellenlänge im Bereich des Laserstegs und im Facettenbereich sowie eine verringerte Bandlücke und damit eine entsprechen erhöhte korrespondierende Wellenlänge und eine erhöhte Absorption beidseitig neben dem Lasersteg durch entsprechend ausgebildete erste und zweite Bereiche 11, 12. Hierdurch können eine Bildung von Ringmoden und von optischem Übersprechen verhindert und ein hoher COD-Schutz erreicht werden.
  • Das Beispiel der 4C weist eine Kombination von im Zusammenhang mit den 4A und 4B beschriebenen Merkmalen auf, nämlich eine erhöhte Bandlücke und damit eine entsprechend verringerte korrespondierende Wellenlänge beidseitig neben dem Lasersteg durch entsprechend ausgebildete erste und zweite Bereiche 11, 12 sowie eine verringerte Bandlücke und damit eine entsprechend erhöhte korrespondierende Wellenlänge und eine erhöhte Absorption beidseitig neben dem Lasersteg durch beidseitig neben den zweiten Bereichen 12 zusätzlich ausgebildete dritte Bereiche 13 der ersten Halbleiterschicht. Der erste und dritte Bereich 11 und 13 können dabei gleich oder zumindest ähnlich hinsichtlich ihrer Materialzusammensetzungen ausgebildet sein. Zusätzlich kann auch eine laterale Variation der Materialzusammensetzung der ersten Halbleiterschicht im Facettenbereich vorliegen. Hierdurch können die vorab in Verbindung mit den 4A und 4B genannten Vorteile erreicht werden. Insbesondere kann sich die in 4C gezeigte Kombination von Bereichen der ersten Halbleiterschicht mit verschiedenen, lateral variierenden Materialzusammensetzungen durch geringe Absorptionsverluste und ein verbessertes Abstrahlverhalten durch einen geringeren Streulichtanteil auszeichnen.
  • Das Beispiel der 4D weist wie das Beispiel der 4B eine erhöhte Bandlücke und damit eine entsprechend verringerte korrespondierende Wellenlänge im Bereich des Laserstegs sowie eine verringerte Bandlücke und damit eine entsprechend erhöhte korrespondierende Wellenlänge und eine erhöhte Absorption beidseitig neben dem Lasersteg durch entsprechend ausgebildete erste und zweite Bereiche 11, 12 auf. Zusätzlich weist die erste Halbleiterschicht beidseitig des Laserstegs innerhalb des ersten Bereichs 11 einen dritten Bereich 13 auf, in dem die Materialzusammensetzung im Vergleich zum ersten und zweiten Bereich 11, 12 so gewählt ist, dass die Bandlücke im Vergleich zum ersten und zweiten Bereich 11, 12 noch höher ist. Dadurch können geringe Absorptionsverluste und ein verbessertes Abstrahlverhalten durch einen geringeren Streulichtanteil erreicht werden. Der dritte Bereich 13 kann auch beispielsweise nur auf einer Seite des Laserstegs angeordnet sein.
  • Das Beispiel der 4E ist wie das Beispiel der 4B ausgebildet, weist aber zusätzlich im Facettenbereich jeweils einen dritten Bereich 13 auf, in dem die Materialzusammensetzung im Vergleich zum ersten und zweiten Bereich 11, 12 so gewählt ist, dass die Bandlücke im Vergleich zum ersten und zweiten Bereich 11, 12 noch höher ist, wodurch zusätzlich zu den in Verbindung mit der 4B beschriebenen Vorteilen die Absorptionsverluste im Facettenbereich noch weiter gesenkt werden können.
  • In den 5A bis 5C sind Ausführungsbeispiele und Beispiele für als Leuchtdiodenchips ausgebildete Halbleiterchips 100 gezeigt. Diese weisen auf einer Halbleiterschichtenfolge mit einer ersten Halbleiterschicht 1 eine Kontaktschicht 4 auf, die zumindest teilweise als Bondpad, im gezeigten Beispiel in einer Ecke der Chipoberseite, ausgebildet ist. Unterhalb des Bondpads weist die erste Halbleiterschicht 1, die bevorzugt eine aktive Schicht sein kann, eine laterale Variation der Materialzusammensetzung in Form eines ersten Bereichs und lateral dazu benachbart eines zweiten Bereichs 12 auf. Die laterale Variation der Materialzusammensetzung ist derart ausgebildet, dass im zweiten Bereich 12 unterhalb des Bondpads im Vergleich zu einem ersten Bereich 11, der dem nicht vom Bondpad bedeckten Bereich der ersten Halbleiterschicht 1 entspricht, der Bandabstand im Material der ersten Halbleiterschicht 1 erhöht ist. Beim zweiten Bereich 12 kann es sich insbesondere um einen unbestromten Bereich der ersten Halbleiterschicht 1 handeln, der nicht zur Lichterzeugung vorgesehen ist. Dadurch kann eine Absorption im unbestromten Bereich der ersten Halbleiterschicht 1 verringert oder sogar verhindert werden. Beispielsweise kann zwischen dem Bondpad und der Halbleiterschichtenfolge eine elektrisch isolierende Schicht wie die oben in Verbindung mit den Laserdioden beschriebene Passivierungsschicht angeordnet sein.
  • Im Vergleich zum Beispiel der 5A weist die Kontaktschicht 4 des Halbleiterchips 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 5B zusätzlich zu einem Bondpad noch Stromtragstege zur Stromverteilung auf. Unterhalb der Stromtragstege kann die Materialzusammensetzung der ersten Halbleiterschicht 1 in zweiten Bereichen 12 im Vergleich zu den ersten Bereichen 11, die den nicht von der Kontaktschicht 4 bedeckten Bereichen der ersten Halbleiterschicht 1 entsprechen, entsprechend variiert werden. Dadurch können Absorptionsverluste unterhalb den Stromtragstegen verhindert werden.
  • Im Ausführungsbeispiel der 5C ist die Materialzusammensetzung der bevorzugt als aktive Schicht ausgebildeten ersten Halbleiterschicht 1 zu einem lateralen Rand des Halbleiterchips hin so variiert, dass die Bandkante der Quantenwälle und somit also der Bandabstand, der ersten Halbleiterschicht 1 zum Rand hin erhöht wird. Die erste Halbleiterschicht 1 weist hierzu einen zweiten Bereich 12 auf, der in lateraler Richtung einen ersten Bereich 11 umschließt. Der zweite Bereich 12 grenzt umlaufend an den Rand des Halbleiterchips 100 an und weist eine entsprechend vom ersten Bereich 11 verschiedene Materialzusammensetzung auf. Durch eine randseitige Erhöhung des Bandabstands können Leckströme an der durch den Rand gebildeten Kante des Halbleiterchips 100 verringert werden, wodurch die Leistung und die Alterungsstabilität des Halbleiterchips 100 erhöht werden können.
  • In den 6A bis 6D sind beispielhafte Verläufe der Bandlücke von verschiedenen Bereichen der ersten Halbleiterschicht entsprechend der lateral variierenden Materialzusammensetzungen gezeigt. Die gezeigten Verläufe können in den vorab gezeigten Ausführungsbeispielen und Beispielen allein oder in Kombination vorliegen. Die vertikale Achse entspricht einem Verlauf entlang einer Erstreckungsrichtung X der ersten Halbleiterschicht in lateraler Richtung, während die vertikale Achse die Bandlücke BG und damit die Materialzusammensetzungsvariation repräsentiert.
  • Wie in 6A gezeigt ist, kann der Übergang zwischen den Bereichen mit verschiedener Materialzusammensetzung scharf begrenzt und dabei beispielsweise stufenförmig sein. Weiterhin kann der Übergang auch kontinuierlich, beispielsweise rampenförmig, sein, wie in 6B gezeigt ist. In 6C ist ein fließender Übergang gezeigt, während in 6D ein mehrstufiger Übergang gezeigt ist.
  • Die Variationen in der Bandlücke in den verschiedenen Bereichen können neben der variierenden Materialzusammensetzung zusätzlich oder alternativ auch durch ein Vermischen von Heterogrenzflächen, einer sogenannten Quantentopfdurchmischung („quantum well intermixing“) erreicht werden.
  • In Verbindung mit den nachfolgenden Figuren sind Möglichkeiten beschrieben, inhomogene laterale Temperaturverteilungen zum Aufwachsen der ersten Halbleiterschicht zu erzeugen. Die inhomogene laterale Temperaturverteilung wird gezielt während des Aufwachsens der ersten Halbleiterschicht durch eine lokale thermische Beeinflussung von vorbestimmten und gezielt ausgewählten Bereichen erzeugt. Insbesondere kann die inhomogene laterale Temperaturverteilung zumindest teilweise durch eine Temperaturverteilungsstruktur und/oder durch eine lokal variierende Lichtbestrahlung erzeugt werden, wie im Folgenden beschrieben ist. Wird eine Temperaturverteilungsstruktur verwendet, so kann diese je nach Anordnung im Halbleiterchip verbleiben. Entsprechend können die vorab beschriebenen Halbleiterchips zusätzlich noch Temperaturverteilungsstrukturen gemäß den nachfolgenden Ausführungsbeispielen aufweisen.
  • In den 7A bis 7D sind Ausführungsbeispiele für ein Substrat 6 dargestellt, auf dessen Oberfläche 61 die erste Halbleiterschicht aufgewachsen werden kann. Das Substrat 6 ist als Aufwachssubstrat in Form eines Wafers mit einem Durchmesser von beispielsweise größer oder gleich 2 Zoll und kleiner gleich 12 Zoll ausgebildet. Insbesondere kann der Wafer einen Durchmesser von 2 Zoll oder 4 Zoll oder 6 Zoll oder 8 Zoll oder 12 Zoll aufweisen. Mit einem derartigen Substrat 6 lässt sich eine Vielzahl von Halbleiterchips durch Aufbringen der Halbleiterschichtenfolge und der weiteren Schichten der Halbleiterchips im Waferverbund und anschließendes Vereinzeln herstellen. Das Substrat 6 kann in einem herkömmlichen Beschichtungsprozess verwendet werden, bei dem eines oder eine Mehrzahl solcher Substrate auf einem geeigneten Substratträger in einer Beschichtungskammer angeordnet werden.
  • Wie beispielsweise in den 7A und 7C erkennbar ist, weist das Substrat 6 eine Temperaturverteilungsstruktur 7 auf, die gezielt eine inhomogene laterale Temperaturverteilung entlang zumindest einer Erstreckungsrichtung der aufzuwachsenden ersten Halbleiterschicht erzeugen kann. Die Temperaturverteilungsstruktur 7 weist Temperaturverteilungsstrukturelemente 70 auf, die geeignet und dafür vorgesehen sind, die lokale Temperaturverteilung auf der Oberfläche 61 während des Aufwachsprozesses zu beeinflussen. Hierbei kann es sich um Wärmeleitelemente, Heizelemente und/oder Wärmebarriereelemente handeln, wie im Weiteren in Verbindung mit den 8A bis 8K beschrieben ist. Entsprechend der gewünschten temperaturverändernden Wirkung der Temperaturverteilungsstruktur 7 kann diese ein dielektrisches Material, ein halbleitendes Material, ein Metall oder eine Mehrzahl oder Kombination dieser Materialien aufweisen oder daraus sein. Dielektrische Materialien können beispielsweise eine lokale Beeinflussung der Wärmeleitfähigkeit und damit durch eine verbesserte oder verringerte Wärmeleitung eine lokale Erhöhung oder Erniedrigung der Temperatur auf der Oberfläche 61 und damit in der aufwachsenden ersten Halbleiterschicht bewirken. Halbleitende und metallische Materialien können ebenfalls die Wärmeleitfähigkeit beeinflussen und/oder durch Einstrahlung von Licht oder einer anderen geeigneten elektromagnetischen Strahlung wie beispielsweise Mikrowellenstrahlung gezielt erwärmt werden, so dass im Bereich der Temperaturverteilungsstrukturelemente 70 mehr Wärme entsteht und damit eine höhere Temperatur erzeugt werden kann als in den Nachbarbereichen. Wie oben beschrieben kann dadurch beispielsweise im Falle von InAlGaN der Indiumgehalt der ersten Halbleiterschicht, der stark von der Aufwachstemperatur abhängt, eingestellt und variiert werden. Entsprechend können Eigenschaften der ersten Halbleiterschicht wie beispielsweise der Brechungsindex, die Bandlücke und damit gegebenenfalls die Emissionswellenlänge sowie das Absorptionsverhalten lateral variiert werden.
  • Insbesondere weist die Temperaturverteilungsstruktur 7 eine Mehrzahl von Temperaturverteilungsstrukturelementen 70 auf, die in lateraler Richtung regelmäßig und/oder periodisch entsprechend dem beabsichtigten inhomogenen lateralen Temperaturverteilungsprofil angeordnet sind. Die Temperaturverteilungsstrukturelemente können wie gezeigt beispielsweise in Form von voneinander getrennten Inseln und/oder Linienstrukturen ausgebildet sein.
  • Die Temperaturverteilungsstrukturelemente 70 weisen im gezeigten Ausführungsbeispiel entlang der Anordnungsrichtung, im gezeigten Ausführungsbeispiel also in lateraler Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung der linienförmigen Strukturen, eine laterale Ausdehnung auf, die kleiner als eine entsprechende laterale Ausdehnung der herzustellenden Halbleiterchips ist, so dass die lokale Temperaturveränderung von jedem der Temperaturverteilungsstrukturelemente 70 jeweils in einem Teilbereich eines späteren Halbleiterchips erzeugt werden kann. Durch Temperaturverteilungsstrukturelemente 70, deren Breite entlang der Anordnungsrichtung kleiner als entsprechende Abmessungen der Halbleiterchips sind, können beispielsweise die in Verbindung mit den 2A bis 2H beschriebenen Bereiche der ersten Halbleiterschicht erzeugt werden.
  • Rein beispielhaft sind in den 7A bis 7D der Übersichtlichkeit halber nur drei streifenförmige Temperaturverteilungsstrukturelemente 70 gezeigt, die sich auf einer der Oberfläche 61 abgewandten Rückseite des Substrats 6 befinden. Die daraus resultierende laterale inhomogene Temperaturverteilung, die im Falle von InAlGaN auch der Indiumverteilung auf dem Substrat 6 entspricht, ist in 7B angedeutet. Abhängig von der Größe des Substrats 6 und der Größe der herzustellenden Halbleiterchips, die beispielsweise im Falle von Laserdiodenchips laterale Abmessungen von weniger als 100 µm bis zu einigen 100 µm für Single-Emitter-Chips und bis zu einem oder mehreren Zentimetern für Laserbarren und Laser-Arrays haben können, kann die Anzahl der im Waferverbund hergestellten Halbleiterchips und damit auch die Anzahl und die Abmessungen der Temperaturverteilungsstrukturelemente 70 erheblich variieren.
  • Aufgrund der gut sichtbaren Temperaturverteilungsstrukturelemente 70 kann der Chip-Herstellungsprozess sehr genau auf die Bereiche mit unterschiedlicher Materialzusammensetzung justiert werden. Die Temperaturverteilungsstrukturelemente 70 können beispielsweise mit lithografischen Methoden in beliebiger Form und Anordnung hergestellt werden, was eine auf die späteren Halbleiterchips maßgeschneiderte Materialzusammensetzung und damit eine entsprechende Variation von gewünschten Eigenschaften auf dem Substrat 6 ermöglicht.
  • Wie vorab beschrieben kann die Temperaturverteilungsstruktur 7 bevorzugt auf der Rückseite des Substrats 6 angeordnet sein, die der für den Aufwachsprozess bereitgestellten Oberfläche 61 gegenüberliegt, so dass der Aufwachsprozess auf der Oberfläche 61 ungestört von der Temperaturverteilungsstruktur 7 ablaufen kann. Wie in den 7A und 7C gezeigt ist, kann die Temperaturverteilungsstruktur 7 unmittelbar auf der Substratrückseite angeordnet sein. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass die Temperaturverteilungsstruktur 7 durch zumindest eine Schutzschicht, beispielsweise aus einem dielektrischen Material, abgedeckt oder, wie in 7D gezeigt ist, zwischen zwei solchen Schutzschichten 8, 9 eingebettet ist, um eine Beeinflussung des Aufwachsprozesses durch ein Ausgasen und/oder Abdampfen von Material aus der Temperaturverteilungsstruktur 7 zu verhindern. Im Ausführungsbeispiel der 7D ist eine erste Schutzschicht 8 zwischen der Temperaturverteilungsstruktur 7 und dem Substrat 6 angeordnet, während eine zweite Schutzschicht 9 die Temperaturverteilungsstruktur 7 abdeckt. Die Schutzschichten 8, 9 können gleiche oder unterschiedliche Materialien aufweisen.
  • Weitere Merkmale und Ausführungsbeispiele zur Temperaturverteilungsstruktur 7 sind in den 8A bis 8K beschrieben, wobei hierbei jeweils immer nur ein Ausschnitt des Substrats 6 und darauf aufgewachsenem Halbleitermaterial 10 und damit auch der Temperaturverteilungsstruktur 7 und der Temperaturverteilungsstrukturelemente 70 gezeigt ist. Insbesondere kann die Temperaturverteilungsstruktur 7 eine Mehrzahl und/oder eine Kombination der im Folgenden beschriebenen Temperaturverteilungsstrukturelemente 70 aufweisen. Die Temperaturverteilungsstrukturelemente 70 können insbesondere eine Breite in lateraler Richtung, die in Zeichenebene einer horizontalen Richtung entspricht, aufweisen, die kleiner als eine Breite des darüber herzustellenden Halbleiterchips ist. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass sich im Bereich eines Halbleiterchips mehrere Temperaturverteilungsstrukturelemente 70 befinden, um eine größere Anzahl von Bereichen mit unterschiedlicher Materialzusammensetzung in der ersten Halbleiterschicht herzustellen. Das Halbleitermaterial 10 kann beispielsweise eine oder mehrere auf dem Substrat 6 aufgewachsene Halbleiterschichten aufweisen.
  • In 8A ist eine Temperaturverteilungsstruktur 7 mit einem Temperaturverteilungsstrukturelement 70 gezeigt, das unmittelbar auf der der Oberfläche 61 abgewandten Rückseite des Substrats 6 angeordnet ist. Insbesondere kann im gezeigten Ausführungsbeispiel das Temperaturverteilungsstrukturelement 70 ein anderes Material als das Substrat 6 aufweisen und als Heizelement ausgebildet sein, das durch Einstrahlung geeigneter elektromagnetischer Strahlung erwärmt werden kann, so dass das Substrat 6 und damit auch das darauf aufgewachsene Halbleitermaterial 10 im Bereich über dem Temperaturverteilungsstrukturelement 70 auf eine höhere Temperatur als in den benachbarten Bereichen aufgeheizt werden kann, die nicht über dem Temperaturverteilungsstrukturelement 70 angeordnet sind. Beispielsweise kann das gezeigte Temperaturverteilungsstrukturelement 70 ein halbleitendes Material wie etwa Silizium aufweisen, das beispielsweise durch Einstrahlung von Licht mit einer Wellenlänge, die im Absorptionsspektrum des halbleitenden Materials liegt, aufgeheizt werden kann. Alternativ hierzu kann das Temperaturverteilungsstrukturelement 70 beispielsweise auch ein Metall aufweisen, das durch Einstrahlung von geeigneter elektromagnetischer Strahlung wie beispielsweise Mikrowellenstrahlung aufgeheizt werden kann.
  • Das Substrat 6 kann während des Aufwachsens der Halbleiterschichtenfolge mit der Temperaturverteilungsstruktur 7 auf einem Substratträger aufliegen, so dass durch die Temperaturverteilungsstruktur 7 gleichzeitig auch eine Wärmeleitung zwischen dem Substratträger und dem Substrat 6 beeinflusst werden kann.
  • Das Substrat 6 kann beispielsweise eine typische Dicke im Bereich von 100 µm bis zu einigen 100 µm aufweisen, beispielsweise 300 µm, so dass die Wärmespreizung in lateraler Richtung im Substrat 6 gering gehalten werden kann und ein gewünschtes Temperaturprofil an der Oberfläche 61 erzeugt werden kann. Dadurch, dass die Temperaturverteilungsstruktur 7 auf der Rückseite des Substrats 6 angeordnet ist, ergibt sich eine geringe chemische Beeinflussung durch die Temperaturverteilungsstruktur 7 während des Aufwachsens des Halbleitermaterials 10. Je nachdem, ob das Substrat 6 nach dem Aufwachsen des Halbleitermaterials 10 verbleibt, gedünnt wird oder ganz entfernt wird, kann auch die Temperaturverteilungsstruktur 7 im später fertig gestellten Halbleiterchip verbleiben oder entfernt sein. Insbesondere beispielsweise im Falle von Leuchtdiodenchips kann es möglich sein, dass die Temperaturverteilungsstruktur 7 im Chip verbleibt.
  • In 8B ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem im Vergleich zum vorherigen Ausführungsbeispiel die Temperaturverteilungsstruktur 7 unmittelbar auf der für den Aufwachsprozess des Halbleitermaterials 10 bereitgestellten Oberfläche 61 des Substrats 6 angeordnet ist. Die Temperaturverteilungsstruktur 7, die beispielsweise wie im vorherigen Ausgangsbeispiel ausgebildet sein kann, wird beim Aufwachsen durch das Halbleitermaterial 10 überwachsen, beispielsweise mittels eines so genannten ELOG-Prozesses (ELOG: „epitaxial lateral overgrowth“). Die Temperaturverteilungsstruktur 7 weist hierzu bevorzugt eine Dicke in Aufwachsrichtung von größer oder gleich 10 nm und kleiner gleich 500 nm oder kleiner oder gleich 300 nm oder kleiner oder gleich 200 nm oder, besonders bevorzugt, kleiner oder gleich 100 nm auf. Durch die Anordnung der Temperaturverteilungsstruktur 7 auf der zum Aufwachsen vorgesehenen Oberfläche 61 und damit auf der dem Halbleitermaterial 10 zugewandten Seite des Substrats 6 kann eine Wärmespreizung im Substrat 6 vermieden werden, wodurch ein schärferes Temperaturprofil erreicht werden kann. Wird das Substrat 6 nach dem Aufwachsen der Halbleiterschichtenfolge nicht entfernt oder nur gedünnt, kann die Temperaturverteilungsstruktur 7 im später fertig gestellten Halbleiterchip verbleiben.
  • Um das Halbleitermaterial 10 vor möglichen chemischen Beeinträchtigungen durch die Temperaturverteilungsstruktur 7 zu schützen und dennoch eine Temperaturspreizung im Substrat 6 zu vermeiden, kann, wie in 8C gezeigt ist, über der Temperaturverteilungsstruktur 7 eine Schutzschicht 8 aus einem bevorzugt dielektrischen Material, beispielsweise einem oben im allgemeinen Teil beschriebenen Oxid, Nitrid oder Oxinitrid, aufgebracht werden, das zusammen mit dem Substrat 6 das Temperaturverteilungsstrukturelement 70 verkapselt. Beispielsweise kann die Schutzschicht 8 mittels eines Aufbringverfahrens wie etwa Atomlagenabscheidung aufgebracht werden, das eine möglichst hermetisch dichte Schichtbildung bei gleichzeitig möglichst geringer Schichtdicke erlaubt. Die Schutzschicht 8 erstreckt sich hierbei bevorzugt nicht über die gesamte Oberfläche 61 des Substrats 6, sondern überformt möglichst nur die Elemente der Temperaturverteilungsstruktur 7.
  • In 8D ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die auf der Rückseite des Substrats 6 angeordnete Temperaturverteilungsstruktur 7, die wie in 8A ausgebildet sein kann, ebenfalls mit einer Schutzschicht 8, wie in Verbindung mit 8C beschrieben ist, bedeckt ist. Die Schutzschicht 8 kann hierbei die gesamte Rückseite des Substrats 6 bedeckten oder alternativ zum gezeigten Ausführungsbeispiel auch nur das Temperaturverteilungsstrukturelement 70. Neben der Vermeidung einer chemischen Beeinflussung des Aufwachsprozesses kann durch eine geeignete Schutzschicht 8 auch beispielsweise ein unerwünschtes mögliches Haften oder Festkleben am Substratträger vermieden werden.
  • Wie in 8E gezeigt ist, kann das Temperaturverteilungsstrukturelement 70 auch allseitig von einer Schutzschicht 8 umgeben sein und somit in dieser eingebettet sein. In diesem Fall ist die Temperaturverteilungsstruktur 7 nicht unmittelbar auf dem Substrat 6 angeordnet. Anstelle der gezeigten Ausbildung einer einbettenden Schutzschicht 8 können alternativ hierzu, wie oben in Verbindung mit 7D beschrieben ist, auch zwei Schutzschichten verwendet werden, zwischen denen das Temperaturverteilungsstrukturelement 70 angeordnet ist.
  • Wie in Verbindung mit den 8F und 8G gezeigt ist, kann die Temperaturverteilungsstruktur 7 auch im Halbleitermaterial 10 oder im Substrat 6 eingebettet sein. Hierzu kann besonders bevorzugt ein Halbleitermaterial mit einer geringen Bandlücke zur Herstellung von entsprechenden als Heizelementen ausgebildeten Temperaturverteilungsstrukturelementen 70 verwendet werden. Alternativ hierzu kann die Temperaturverteilungsstruktur 7 auch eine zum umgebenden Substratmaterial 6 oder Halbleitermaterial 10 unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit aufweisen, so dass das Temperaturverteilungsstrukturelement 70 als in das Substrat 6 oder das Halbleitermaterial 10 integriertes Wärmeleitelement oder Wärmebarriereelement ausgebildet sein kann. Die in den 8F und 8G gezeigten Temperaturverteilungsstrukturen 7 können beispielsweise durch Implantation hergestellt werden. Weiterhin ist es auch möglich, dass das Substrat 6 oder das Halbleitermaterial 10 zusammen mit dem Substrat 6 ein Quasisubstrat mit überwachsenen Temperaturverteilungsstrukturen 7 und einer anschließend planarisierten Oberfläche bilden.
  • In Verbindung mit den 8H bis 8K sind Temperaturverteilungsstrukturen 7 mit Temperaturverteilungsstrukturelementen 70 gezeigt, die eine oder mehrere Erhöhungen und/oder Vertiefungen aufweisen oder daraus sind. Beispielsweise kann in der der Oberfläche 61 abgewandten Rückseite des Substrats 6 eine Oberflächenstruktur mit Erhöhungen und Vertiefungen ausgebildet sein, die Temperaturverteilungsstrukturelemente 70 bilden. Dadurch, dass das Substrat 6 nur mit den Erhöhungen auf einem Substratträger aufliegt, ist dort die Temperaturankopplung besser und dadurch die Temperatur lokal in den Bereichen über den Erhöhungen höher als in den Bereichen über den benachbart angeordneten Vertiefungen. Somit wird eine unterschiedliche thermische Ankopplung des Substrats 6 an einen Substratträger ermöglicht. In diesem Fall können die als Erhöhungen ausgebildeten Temperaturverteilungsstrukturelemente 70 ein gleiches Material wie das Substrat 6 aufweisen und besonders bevorzugt einstückig mit dem Substrat 6 ausgebildet sein.
  • Wie in 81 gezeigt ist, können die durch die Temperaturverteilungsstruktur 7 gebildeten Erhöhungen und Vertiefungen auch durch ein vom Substrat 6 verschiedenes Material gebildet werden.
  • In 8J ist eine Temperaturverteilungsstruktur 7 gezeigt, die eine Kombination der in Verbindung mit den 8A und 8H beschriebenen Temperaturverteilungsstrukturen 7 ist. Zum einen ist ein als Heizelement ausgebildetes Temperaturverteilungsstrukturelement 70 auf der Substratrückseite angeordnet. Zusätzlich sind als Vertiefungen ausgebildete Temperaturverteilungsstrukturelemente 70 in der Substratrückseite vorgesehen, die als Wärmebarriere fungierende Trenngräben bilden, wodurch eine Wärmespreizung im Substrat 6 reduziert und somit ein schärferes Temperaturprofil erzeugt werden kann.
  • Wie in 8K gezeigt ist, kann in den Vertiefungen auf der Substratrückseite zusätzlich ein Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit als das Substrat 6 angeordnet sein, um die Wärmebarrierefunktion der so gebildeten Temperaturverteilungsstrukturelemente 70 zu vergrößern.
  • In 9A ist ein typisches Temperaturprofil auf der Oberfläche 61 eines als Substrat 6 für das hier beschriebene Verfahren verwendbaren Wafers in einem herkömmlichen Substratträger schematisch angedeutet. Es ist erkennbar, dass die Temperaturverteilung über die Substratoberfläche 61 nicht homogen ist, sondern auf einer Längenskala und in lateralen Richtungen variiert, die unabhängig von der Anordnung der im Waferverbund herzustellenden Halbleiterchips sind. Eine entsprechende Temperaturverteilung kann beispielsweise auch beim Aufwachsen der ersten Halbleiterschicht vorliegen. Dieses Temperaturprofil wirkt sich, wie vorab beschrieben ist, auf die Materialzusammensetzung der Halbleiterschichten der Halbleiterchips aus, so dass die im Waferverbund gefertigten Halbleiterchips voneinander unterschiedliche Eigenschaften haben können. Um dies zu vermeiden, kann in einem zusätzlichen Verfahrensschritt, wie in 9B gezeigt ist, das Temperaturprofil auf der für den Aufwachsprozess vorgesehenen Oberfläche 61 homogenisiert werden und davon ausgehend, wie in 9C gezeigt ist, entsprechend der gewünschten inhomogenen lateralen Temperaturverteilung eingestellt werden.
  • Wie in den Ausführungsbeispielen gemäß den nachfolgenden 10A bis 10F gezeigt ist, werden in üblichen Beschichtungsanlagen auf einem Substratträger 200 üblicherweise mehrere Substrate 6 angeordnet, um diese gleichzeitig beschichteten zu können. Um eine möglichst homogene Beschichtung zu erreichen, rotiert der Substratträger 200, wie mit dem die Drehrichtung 201 andeutenden Pfeil gezeigt ist. Über den Substratträger 200 erfolgt eine Erwärmung der Substrate 6 auf die gewünschte Aufwachstemperatur, wobei auf den Oberflächen 61 inhomogene Temperaturverteilungen wie die exemplarisch in 9A gezeigte vorliegen können. Um das jeweilige Temperaturprofil auf der Oberfläche 61 der Substrate 6, das für jedes Substrat 6 unterschiedlich sein kann, zu homogenisieren, kann dieses zuerst gemessen werden, beispielsweise mittels eines Infrarotdetektors.
  • Weiterhin wird jedes der Substrate 6 gezielt in Teilbereichen erwärmt, um ein möglichst homogenes Temperaturprofil auf deren jeweiliger Oberfläche 61 zu erzeugen. Eine solche Erwärmung kann beispielsweise, wie in 10A gezeigt ist, mittels einer lokal variierenden Lichtbestrahlung, also mittels einer Einstrahlung eines geeignet variierbaren Lichtstrahls 300, erfolgen, der beispielsweise im Substratmaterial oder einem auf den Substraten 6 aufgebrachten Halbleitermaterial absorbiert werden kann. Der Lichtstrahl kann beispielsweise ein Einzel- oder Mehrfachstrahl einer oder mehrerer Laserquellen sein und mittels einer geeigneten Lichtablenkeinrichtung 400, etwa mit einem Spiegel oder einer anderen geeigneten Vorrichtung, gezielt auf ausgesuchte Teilbereiche der Oberflächen 61 der Substrate 6 gelenkt werden. Alternativ hierzu kann, wie in 10B gezeigt ist, beispielsweise auch eine Mehrzahl von Lichtquellen 301, beispielsweise eine Mehrzahl von Laserquellen in einem Laser-Array, verwendet werden, die bevorzugt unabhängig voneinander auf die Oberfläche 61 eines Substrats 6 Licht einstrahlen können. Dadurch kann bevorzugt jeweils die gesamte Oberfläche 61 der Substrate 6 abgedeckt werden, wobei die Lichteinstrahlung unter Berücksichtigung der Drehbewegung des Substratträgers 200 und den ermittelten individuellen Temperaturprofilen der Substrate 6 erfolgt.
  • Das zum Aufwachsen der ersten Halbleiterschicht gewünschte inhomogene laterale Temperaturprofil kann mittels einer vorab beschriebenen zusätzlich vorhandenen Temperaturverteilungsstruktur erzeugt werden. Alternativ hierzu kann es auch möglich sein, dieses ebenfalls mittels der beschriebenen Lichteinstrahlung zu erzeugen, wobei das durch die Lichtheizung auszuführende Heizprofil im Vergleich zu einer reinen Homogenisierung des Temperaturprofils entsprechend angepasst wird. Darüber hinaus kann es auch möglich sein, die durch eine lokal variierende Lichtbestrahlung gebildete Lichtheizung ohne zusätzlichen Homogenisierungsschritt nur zur Erzeugung eines gewünschten inhomogenen Temperaturprofils zu verwenden.
  • Die lokal variierende Lichtbestrahlung während des Aufwachsens der ersten Halbleiterschicht kann, wie vorab beschrieben, eine Bestrahlung mit einem Laser umfassen, der auf die aufwachsende erste Halbleiterschicht in vorbestimmten und gezielt ausgewählten Bereichen einen oder mehrere Lichtstrahlen 300 einstrahlt, der durch Absorption in der aufwachsenden ersten Halbleiterschicht oder einer darunter liegenden Schicht wie beispielsweise einer bereits aufgewachsenen Schicht und/oder dem Substrat 6 zu einer lokalen und inhomogenen Erwärmung in diesen Bereichen führt, so dass in unterschiedlichen Bereichen unterschiedliche effektive Aufwachstemperaturen für die aufwachsende erste Halbleiterschicht vorherrschen. Die lokal variierende Lichtbestrahlung kann insbesondere so ausgeführt sein, dass einer oder mehrere Bereiche gleichzeitig oder nacheinander auf dem Substrat 6 bestrahlt werden kann, deren flächenmäßige Ausdehnungen kleiner als die der Halbleiterchips sind. Hierbei kann die Lichteinstrahlung auch gepulst vorgenommen werden. Durch die beschriebene Lichtablenkeinrichtung 400 und/oder durch die Verwendung einer Mehrzahl von Lichtquellen 301 kann ein Abrastern der Fläche, auf der die erste Halbleiterschicht aufgewachsen wird, möglich sein.
  • Wie in den 10A bis 10F gezeigt ist, können die Substrate 6 oder alternativ auch der Substratträger 200 mit zumindest zwei Markierungen 62 ausgebildet sein, die als Reflektoren bzw. Justagemarken dienen, um den Lichtstrahl 300 synchronisieren zu können. Wie in den 10C und 10D exemplarisch gezeigt ist, kann beispielsweise zu einem Zeitpunkt T1 der mit A bezeichnete Lichtstrahl 300 eine Markierung 62 treffen und von dieser reflektiert werden (10C), während zu einem gleichen oder späteren Zeitpunkt T2 der mit B bezeichnete Lichtstrahl 300 eine Markierung 62 trifft und von dieser reflektiert wird ( 10D). Die reflektierten Signale von den Markierungen 62 können verwendet werden, um zum einen eine exakte Synchronisation des Lichtstrahls 300 auf ein Substrat 6 zu ermöglichen. Zusätzlich kann es möglich sein, anhand der möglicherweise zeitversetzten Signale von den mindestens zwei Markierungen 62 eine Verdrehung des Substrats 6 im Substratträger 200 zu berechnen und damit das gewünschte Temperaturprofil passend zu den Markierungen 62 auszurichten. Die Markierungen 62 können sowohl bei einer Homogenisierung des Temperaturprofils als auch später im Chipprozess zur Justage der Chipstrukturen passend zum Temperaturprofil verwendet werden.
  • Es können auch mehrere Lichtquellen in Form von mehreren Einzellichtquellen oder, wie in 10B gezeigt ist, in Form von mehreren Mehrzahlen von Lichtquellen 301 zur gleichzeitigen Heizung mehrerer Substrate 6 verwendet werden. Dadurch kann es möglich sein, eine gleichmäßigere Temperaturverteilung während der Rotation des Substratträgers 200 zu erreichen. Außerdem kann lokal mehr Leistung eingebracht werden, da mehrere Lichtquellen einen gleichen Bereich auf einem Substrat 6 beleuchten können, so dass stärkere Temperaturgradienten möglich sind. Durch eine versetzte Anordnung beispielsweise von mehreren durch eine Mehrzahl von Lichtquellen 301 ausgebildeten Laser-Arrays kann weiterhin auch die Ortsauflösung verbessert werden.
  • Wie in 10F gezeigt ist, können die Mehrzahlen von Lichtquellen 301 auch nur Teilbereiche der Substrate 6 beleuchten. Dadurch kann beispielsweise die Zuordnung von reflektierten Signalen von den Markierungen 62 vereinfacht werden. Weiterhin können Detektoren 500 auf dem Substratträger 200 oder in der Nähe dieses angeordnet sein, um die von den Markierungen 62 reflektierten Signale unmittelbar detektieren zu können.
  • Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Merkmale können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn solche Kombinationen nicht explizit beschrieben sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele alternative und zusätzliche Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    erste Halbleiterschicht
    2
    zweite Halbleiterschicht
    3
    dritte Schicht
    4
    Kontaktschicht
    5
    Passivierungsschicht
    6
    Substrat
    7
    Temperaturverteilungsstruktur
    8, 9
    Schutzschicht
    10
    Halbleitermaterial
    11, 12, 13
    Bereich
    21
    Rippenwellenleiterstruktur
    61
    Oberfläche
    62
    Markierung
    70
    Temperaturverteilungsstrukturelement
    100
    Halbleiterchip
    200
    Träger
    201
    Drehrichtung
    300
    Lichtstrahl
    301
    Mehrzahl von Lichtquellen
    400
    Lichtablenkeinrichtung
    500
    Detektor
    1000, 2000, 3000
    Verfahrensschritt

Claims (8)

  1. Halbleiterchip (100) mit einer ersten Halbleiterschicht (1), die entlang zumindest einer Erstreckungsrichtung eine laterale Variation einer Materialzusammensetzung aufweist, wobei - die erste Halbleiterschicht (1) eine gleichbleibende Dicke aufweist - die erste Halbleiterschicht (1) zumindest einen ersten Bereich (11) und zumindest einen lateral dazu benachbarten zweiten Bereich (12) aufweist, - der erste Bereich (11) und der zweite Bereich (12) dasselbe Materialsystem aufweisen, - die Materialzusammensetzung des ersten Bereichs (11) unterschiedlich zur Materialzusammensetzung des zweiten Bereichs (12) ist, wobei der erste Bereich (11) und der zweite Bereiche (12) eine gleiche Dicke aufweisen, - der Halbleiterchip (100) als Leuchtdiodenchip ausgebildet ist und eine zumindest teilweise als Bondpad ausgebildete Kontaktschicht (4) aufweist, - der zweite Bereich (12) unterhalb des Bondpads angeordnet ist, - die Kontaktschicht (4) Stromtragstege aufweist und - der zweite Bereich (12) unterhalb der Stromtragstege ausgebildet ist.
  2. Halbleiterchip (100) nach Anspruch 1, wobei der zweite Bereich (12) in lateraler Richtung den ersten Bereich (11) umschließt und umlaufend an einen Rand des Halbleiterchips (100) angrenzt.
  3. Halbleiterchip (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Materialzusammensetzung im ersten und zweiten Bereich (11, 12) so ausgewählt ist, dass ein Bandabstand im zweiten Bereich (12) größer als ein Bandabstand im ersten Bereich (11) ist.
  4. Halbleiterchip (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Materialzusammensetzung im ersten und zweiten Bereich (11, 12) so ausgewählt ist, dass ein Bandabstand im zweiten Bereich (12) kleiner als ein Bandabstand im ersten Bereich (11) ist.
  5. Halbleiterchip (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Halbleiterschicht (1) zumindest ein Teil einer aktiven Schicht ist.
  6. Halbleiterchip (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Halbleiterschicht (1) auf dem Materialsystem InAlGaN basiert und zur lateralen Variation der Materialzusammensetzung ein In-Gehalt variiert wird.
  7. Halbleiterchip (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die laterale Variation der Materialzusammensetzung zumindest teilweise einen stufenförmigen Verlauf aufweist.
  8. Halbleiterchip (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die die laterale Variation der Materialzusammensetzung zumindest teilweise einen kontinuierlichen Verlauf aufweist.
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